JPH09287402A - Rotor shaft for steam turbine, steam turbine power plant and steam turbine - Google Patents
Rotor shaft for steam turbine, steam turbine power plant and steam turbineInfo
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- JPH09287402A JPH09287402A JP9983496A JP9983496A JPH09287402A JP H09287402 A JPH09287402 A JP H09287402A JP 9983496 A JP9983496 A JP 9983496A JP 9983496 A JP9983496 A JP 9983496A JP H09287402 A JPH09287402 A JP H09287402A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明の目的は、フェライト系鋼の使用による
蒸気温度600〜660℃の高温化を可能にし、高熱効
率でコンパクトな蒸気タービン用ロータシャフト及びそ
れを用いた蒸気タービンと超々臨界圧蒸気タービン発電
プラントを提供する。
【解決手段】本発明は、高温部にさらされるロータシャ
フト及びケーシングをフェライト系鍛鋼及び鋳鋼からな
り、低圧タービン最終段ブレードをマルテンサイト鋼と
することにより主蒸気温度と再熱蒸気温度を600〜6
60℃としたコンパクトな超々臨界圧蒸気タービン用ロ
ータシャフト及び蒸気タービンとその発電プラントにあ
る。最終段ブレードの引張強さが120kgf/mm2 以
上,ロータシャフトの各使用温度での10万時間クリー
プ破断強度が11kgf/mm2 以上,内部ケーシングの1
0万時間クリープ破断強度が10kgf/mm2 以上であ
る。
(57) Abstract: An object of the present invention is to make a steam temperature of 600 to 660 ° C possible by using a ferritic steel, to achieve a high thermal efficiency and a compact rotor shaft for a steam turbine, and steam using the same. Provides turbine and ultra-supercritical steam turbine power plant. According to the present invention, a rotor shaft and a casing exposed to a high temperature part are made of ferritic forged steel and cast steel, and a low pressure turbine final stage blade is made of martensite steel, so that the main steam temperature and the reheat steam temperature are 600 to 600. 6
It is a compact rotor shaft for ultra-supercritical steam turbines at 60 ° C., a steam turbine and its power plant. The final stage blade has a tensile strength of 120 kgf / mm 2 or more, the rotor shaft has a creep rupture strength of 100 kgh at each operating temperature of 11 kgf / mm 2 or more, and the inner casing has 1
The creep rupture strength of 0,000 hours is 10 kgf / mm 2 or more.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は新規な蒸気タービン
に係り、特に低圧蒸気タービンの最終段動翼として12
%Cr系鋼を用いた高温蒸気タービンに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel steam turbine, and more particularly to a final stage rotor blade of a low pressure steam turbine.
The present invention relates to a high temperature steam turbine using% Cr steel.
【0002】[0002]
【従来の技術】現在、蒸気タービン用動翼には12Cr
−Mo−Ni−V−N鋼が使用されている。近年、省エ
ネルギーの観点からガスタービンの熱効率の向上が、省
スペースの観点から機器のコンパクト化が望まれてい
る。2. Description of the Related Art Currently, 12Cr is used for steam turbine rotor blades.
-Mo-Ni-VN steel is used. In recent years, it has been desired to improve the thermal efficiency of a gas turbine from the viewpoint of energy saving and to downsize the device from the viewpoint of space saving.
【0003】熱効率の向上及び機器のコンパクト化には
蒸気タービン翼の長翼化が有効な手段である。そのため
に低圧蒸気タービン最終段の翼長は年々上昇の傾向にあ
る。これに伴って、蒸気タービンの翼の使用条件も厳し
くなり、これまでの12Cr−Mo−Ni−V−N鋼で
は強度不足で、より強度の高い材料が必要である。長翼
材の強度としては、機械的特性の基本である、引張強さ
が要求される。For improving the thermal efficiency and downsizing the equipment, making the steam turbine blade longer is an effective means. Therefore, the blade length of the last stage of the low-pressure steam turbine tends to increase year by year. Along with this, the usage conditions of the blades of the steam turbine have become stricter, and the strength of the conventional 12Cr-Mo-Ni-VN steel is insufficient, and a material having higher strength is required. As the strength of the long blade material, tensile strength, which is a basic mechanical property, is required.
【0004】また、破壊に対する安全性確保の観点か
ら、高強度で高靭性が要求される。From the viewpoint of ensuring safety against fracture, high strength and high toughness are required.
【0005】引張強さが従来の12Cr−Mo−Ni−
V−N鋼(マルテンサイト系鋼)より高い構造材料とし
て、Ni基合金及びCo基合金が一般に知られている
が、熱間加工性,切削性及び振動減衰特性が劣るので、
翼材としては望ましくない。Conventional tensile strength of 12Cr-Mo-Ni-
Ni-based alloys and Co-based alloys are generally known as structural materials higher than VN steels (martensitic steels), but they are inferior in hot workability, machinability and vibration damping characteristics.
Not desirable as a wing material.
【0006】ガスタービン用ディスク材として特開昭63
−171856号公報及び特開平4− 120246号公報が知ら
れている。As a disk material for gas turbines
-171856 and JP-A-4-120246 are known.
【0007】また、従来の蒸気タービンは蒸気温度最大
566℃,蒸気圧力246atg であった。In the conventional steam turbine, the maximum steam temperature is 566 ° C. and the steam pressure is 246 atg.
【0008】しかし、石油,石炭などの化石燃料の枯
渇,省エネ及び環境汚染防止の観点から、火力発電プラ
ントの高効率化が望まれている。発電効率を上げるため
には蒸気タービンの蒸気温度を上げるのが最も有効な手
段である。これらの高効率超高温蒸気タービン用材料と
して特開平7−233704号及び特開平8−3697号が知られて
いる。However, from the viewpoints of depletion of fossil fuels such as oil and coal, energy saving, and prevention of environmental pollution, there is a demand for higher efficiency of thermal power plants. Increasing the steam temperature of the steam turbine is the most effective means to increase power generation efficiency. Japanese Patent Laid-Open Nos. 7-233704 and 8-3697 are known as materials for these high-efficiency ultra-high temperature steam turbines.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、近年の低圧
蒸気タービン翼の長大化に対処するためになされたもの
で、特開昭63−171856号公報及び特開平4−120246 号公
報には蒸気タービン用動翼材については全く開示されて
いない。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to cope with the recent enlargement of low-pressure steam turbine blades, and is disclosed in JP-A-63-171856 and JP-A-4-120246. There is no disclosure of a blade material for a steam turbine.
【0010】また、特開平7−233704号及び特開平8−36
97号に上述した公報にはロータ材及びケーシング材等が
開示されているが、前述の如くより高温下に伴う高圧,
中圧及び高中圧一体型蒸気タービン及び低圧蒸気タービ
ンを有する発電プラントにおける最終段動翼として12
%Cr系マルテンサイト鋼を用いることは記載されてい
ない。Further, JP-A-7-233704 and JP-A-8-36
The publication mentioned above in No. 97 discloses a rotor material, a casing material, and the like.
12 as the final stage rotor blade in a power plant with medium and high and medium pressure integrated steam turbines and low pressure steam turbines
The use of% Cr-based martensitic steel is not described.
【0011】本発明の目的は、蒸気温度600〜660
℃の高温化をフェライト系耐熱鋼によって可能にし高熱
効率を有する蒸気タービン用ロータシャフト及びそれを
用いた蒸気タービンとその発電プラントを提供するにあ
る。The object of the present invention is to obtain a steam temperature of 600 to 660.
(EN) It is possible to provide a rotor shaft for a steam turbine having a high heat efficiency that enables a high temperature of ℃ by a ferritic heat-resistant steel, a steam turbine using the same, and a power generation plant thereof.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明は、ロータジャー
ナル部及び低温域部が溶接性良好なTa又はMo0.5%
を越え1%未満を有するマルテンサイト鋼からなり、ロ
ータ胴部が前記マルテンサイト鋼より高温強度の高いT
a入り又は前述のMoを有するマルテンサイト鋼からな
ることを特徴とする蒸気タービン用ロータシャフトにあ
る。According to the present invention, the rotor journal portion and the low temperature region portion have good weldability of Ta or Mo 0.5%.
Of martensitic steel having a content of more than 1% and a rotor body having a higher T strength than that of the martensitic steel.
A steam turbine rotor shaft is characterized by being made of a martensitic steel containing a or containing Mo described above.
【0013】本発明は、ロータジャーナル部及び低温域
部が重量比でC0.06〜0.14%,Si0.5% 以
下,Mn2%以下,Cr7〜12%,Ni0.1〜1.0
%,V0.05〜0.3%,Ta0.01〜0.20%又は
Ta及びNbを合計量で0.01〜0.20% ,N0.0
05〜0.1%,Mo3.5%以下,W3.5%以下,B
無添加又は0.015% 以下好ましくは0.005%以
下、より好ましくは0.003%以下及びCo1〜10%を
含むマルテンサイト鋼からなり、ロータ胴部が重量比で
C0.06 〜0.14%,Si0.1%以下,Mn1%以
下,Cr8〜12%,Ni0.1〜1.0%,V0.05
〜0.3%,Ta0.01〜0.20% 又はTa及びNb
を合計量で0.01〜0.20%,N0.005〜0.03
5%,Mo0.5%を越え3.5%以下,W3.5%以
下,B0.005〜0.03%及びCo1〜10%を含む
マルテンサイト鋼からなり、前記胴部が前記ジャーナル
部より高温強度が高いか又は溶接性が低い合金組成を有
することを特徴とする。又、本発明はMo0.5%を越
え1%未満で、Nb0.01〜0.20%を含むマルテンサ
イト鋼によってジャーナル部と低温度及び胴部を構成す
るものである。According to the present invention, the rotor journal portion and the low temperature region portion have a weight ratio of C0.06 to 0.14%, Si0.5% or less, Mn2% or less, Cr7 to 12%, Ni0.1 to 1.0.
%, V0.05 to 0.3%, Ta0.01 to 0.20% or Ta and Nb in a total amount of 0.01 to 0.20%, N0.0.
05-0.1%, Mo3.5% or less, W3.5% or less, B
Additive-free or less than 0.015%, preferably less than 0.005%, more preferably less than 0.003% and made of martensitic steel containing 1-10% Co, with the rotor body having a weight ratio of C0.06-0.14%. , Si 0.1% or less, Mn 1% or less, Cr 8 to 12%, Ni 0.1 to 1.0%, V 0.05
~ 0.3%, Ta 0.01 ~ 0.20% or Ta and Nb
In the total amount of 0.01 to 0.20%, N 0.005 to 0.03
5%, Mo 0.5% to 3.5% or less, W 3.5% or less, B0.005 to 0.03% and Co1 to 10% of martensitic steel containing, and the body portion from the journal portion. It is characterized by having an alloy composition with high high temperature strength or low weldability. In the present invention, the journal portion, the low temperature and the body portion are made of martensitic steel containing Mo in an amount of more than 0.5% and less than 1% and Nb of 0.01 to 0.20%.
【0014】本発明は、高圧タービン,中圧タービン及
び低圧タービン又は高中圧タービン及び低圧タービンを
備えた蒸気タービン発電プラントにおいて、前記高圧タ
ービン及び中圧タービン又は高中圧タービンは初段動翼
への水蒸気入口温度が610〜660℃、前記低圧ター
ビンは初段動翼への水蒸気入口温度が380〜475
℃、前記高圧タービン及び中圧タービンの前記水蒸気入
口温度にさらされるロータシャフト又は、該ロータシャ
フトと動翼,静翼及び内部ケーシングの少なくとも1つ
とが重量でCr8〜13%及びTa0.01〜0.20%
又はNb0.01〜0.2% 及びMo0.5%を越え1.
0%未満を含有する高強度マルテンサイト鋼よりなり、
前記ロータシャフトの軸受部分が胴部より低強度又は溶
接が高いマルテンサイト鋼によって構成されることを特
徴とする。The present invention relates to a steam turbine power plant equipped with a high pressure turbine, an intermediate pressure turbine and a low pressure turbine or a high intermediate pressure turbine and a low pressure turbine, wherein the high pressure turbine and the intermediate pressure turbine or the high intermediate pressure turbine have steam for the first stage rotor blades. The inlet temperature is 610 to 660 ° C., and the low pressure turbine has a steam inlet temperature to the first stage moving blades of 380 to 475.
° C, the rotor shaft exposed to the steam inlet temperature of the high-pressure turbine and the intermediate-pressure turbine, or the rotor shaft and at least one of the rotor blades, the stator blades, and the inner casing, have a Cr content of 8 to 13% and a Ta content of 0.01 to 0. .20%
Or Nb 0.01-0.2% and Mo 0.5% over 1.
Made of high strength martensitic steel containing less than 0%,
The bearing portion of the rotor shaft is made of martensitic steel having lower strength or higher welding than the body portion.
【0015】本発明は、ロータシャフトと、該ロータシ
ャフトに植設された動翼と、該動翼への水蒸気の流入を
案内する静翼及び該静翼を保持する内部ケーシングを有
し、前記水蒸気の前記動翼の初段に流入する温度が60
0〜660℃及び圧力が250kg/cm2 以上又は150〜
200kg/cm2 である高圧,中圧又は高中圧タービンよ
りなる蒸気タービンであって、前記ロータシャフト又は
該ロータシャフトと動翼及び静翼の少なくとも初段とが
前記動翼の初段への流入蒸気温度に対応した温度での1
05 時間クリープ破断強度が10kgf/mm2 以上である
重量でCr9〜13%及びTa0.01〜0.20%又は
Nb0.01〜0.2%とMo0.5% を越え1%以下を
含有する全焼戻しマルテンサイト組織を有する高強度マ
ルテンサイト鋼からなり、前記内部ケーシングが前記蒸
気温度に対応した温度での105時間クリープ破断強度
が10kgf/mm2 以上であるCr8〜13重量%を含
有するマルテンサイト鋳鋼からなり、具体的には、前記
ロータシャフトは重量で、C0.05〜0.20%,Si
0.15%以下,Mn0.03〜1.5%,Cr9.5〜1
3%,Ni0.05〜1.0%,V0.05〜0.35%,
Ta0.01〜0.20%又はTa及びNbを合計量で
0.01〜0.20%,N0.005〜0.06%,Mo1
%以下,W3.5% 以下,Co1〜10%,B0.00
05〜0.03%を含み、又はNb0.01〜0.20%
及びMo0.5%を越え1.0%未満を含み、78%以上
のFeを有する高強度マルテンサイト鋼からなり、前記
ロータシャフトの軸受部分が胴部より低強度又は溶接性
が高いマルテンサイト鋼からなることを特徴とする。The present invention has a rotor shaft, a rotor blade planted in the rotor shaft, a stator vane for guiding the inflow of water vapor into the rotor blade, and an inner casing for holding the stator vane. The temperature of steam flowing into the first stage of the moving blade is 60
0-660 ° C and pressure 250 kg / cm 2 or more or 150-
A steam turbine comprising a high-pressure, medium-pressure or high-medium pressure turbine having a pressure of 200 kg / cm 2 , wherein the rotor shaft or the rotor shaft and at least the first stage of moving blades and stationary blades have a temperature of steam flowing into the first stage of the moving blade. At a temperature corresponding to
0 Cr9~13% 5 hours creep rupture strength by weight is 10 kgf / mm 2 or more and containing less Ta0.01~0.20% or Nb0.01~0.2% and 1% exceed Mo0.5% fully tempered made of a high strength martensite steel having a martensitic structure, containing Cr8~13 wt% 10 5 hours creep rupture strength of 10 kgf / mm 2 or more at a temperature which the inner casing corresponding to the steam temperature to Made of martensitic cast steel, and specifically, the rotor shaft is C0.05-0.20% by weight, Si
0.15% or less, Mn 0.03 to 1.5%, Cr 9.5 to 1
3%, Ni 0.05-1.0%, V 0.05-0.35%,
Ta 0.01 to 0.20% or Ta and Nb in the total amount of 0.01 to 0.20%, N 0.005 to 0.06%, Mo1
% Or less, W3.5% or less, Co1 to 10%, B0.00
05-0.03% included, or Nb 0.01-0.20%
And a high-strength martensitic steel containing Mo in an amount of more than 0.5% and less than 1.0% and having Fe of 78% or more, wherein the bearing portion of the rotor shaft has a lower strength or a higher weldability than the body portion. It is characterized by consisting of.
【0016】本発明は、高圧タービンと中圧タービン及
び低圧タービンと低圧タービン、又は高圧タービンと低
圧タービン及び中圧タービンと低圧タービンとが連結さ
れ、又は高中圧一体型蒸気タービンと1台又はタンデム
に2台の低圧タービンとが連結された蒸気タービン発電
プラントにおいて、前記高圧タービン及び中圧タービン
又は高中圧タービンは初段動翼への水蒸気入口温度が6
00〜660℃(好ましくは600〜620℃,620
〜630℃,630〜640℃)の範囲に対し、前記低
圧タービンは初段動翼への水蒸気入口温度が350〜4
00℃の範囲に対し、前記高圧タービン及び中圧タービ
ン又は高中圧タービンの前記水蒸気入口温度にさらされ
るロータシャフト又はロータシャフトと、動翼と静翼の
少なくとも初段及び内部ケーシングの少なくとも1つが
重量でCr8〜13%及びTa0.01〜0.20%又は
Nb0.01〜0.20%とMo0.5%を越え1.0未満
を含有する高強度マルテンサイト鋼によって構成され、
かつ前記低圧タービンの最終段動翼の〔翼長さ(インチ)
×回転数(rpm)〕の値が125,000 以上であるマルテンサ
イト鋼からなることを特徴とする。According to the present invention, a high-pressure turbine, an intermediate-pressure turbine, a low-pressure turbine, and a low-pressure turbine, or a high-pressure turbine, a low-pressure turbine, an intermediate-pressure turbine, and a low-pressure turbine are connected, or a high-intermediate-pressure integrated steam turbine and one unit or tandem. In a steam turbine power plant in which two low-pressure turbines are connected to each other, the high-pressure turbine and the intermediate-pressure turbine or the high-intermediate-pressure turbine have a steam inlet temperature of 6
00 to 660 ° C (preferably 600 to 620 ° C, 620
630 ° C., 630 ° C. to 640 ° C.), the low pressure turbine has a steam inlet temperature of 350 to 4 to the first stage moving blades.
For the range of 00 ° C., at least one of the rotor shaft or rotor shaft exposed to the steam inlet temperature of the high-pressure turbine and the intermediate-pressure turbine or the high-intermediate-pressure turbine, at least one of the moving blades and the stationary blades, and at least one of the inner casings has a weight. Cr of 8 to 13% and Ta of 0.01 to 0.20% or Nb of 0.01 to 0.20% and Mo of more than 0.5% and less than 1.0.
And (the blade length (inch) of the final stage rotor blade of the low-pressure turbine
X number of revolutions (rpm)] is 125,000 or more and is made of martensitic steel.
【0017】さらに、本発明は、ロータシャフトと、該
ロータシャフトに植設された動翼と、該動翼への水蒸気
の流入を案内する静翼及び該静翼を保持する内部ケーシ
ングを有し、前記水蒸気の前記動翼の初段に流入する温
度が600〜660℃及び圧力が250kgf/cm2以上
(好ましくは246〜316kgf/cm2)又は170〜
200kgf/cm2 である蒸気タービンであって、前記ロ
ータシャフト又はロータシャフトと動翼及び静翼の少な
くとも初段とが各蒸気温度(好ましくは610℃,62
5℃,640℃,650℃,660℃)に対応した温度
での105 時間クリープ破断強度が10kgf/mm2以上
(好ましくは17kgf/mm2以上)であるCr9.5〜1
3重量%(好ましくは10.5〜11.5重量%)を含有
する全焼戻しマルテンサイト組織を有する前述の高強度
マルテンサイト鋼からなり、前記内部ケーシングが前記
各蒸気温度に対応した温度での105 時間クリープ破断
強度が10kgf/mm2以上(好ましくは10.5kgf/mm
2 以上)であるCr8〜9.5重量%を含有するマルテ
ンサイト鋳鋼からなることを特徴とする蒸気タービン又
は高圧側タービンより出た蒸気を加熱し、高圧側入口温
度と同等以上に加熱して中圧側タービンに送る高中圧一
体型蒸気タービンにある。Further, the present invention has a rotor shaft, a rotor blade embedded in the rotor shaft, a stator vane for guiding the inflow of water vapor into the rotor blade, and an inner casing for holding the stator vane. , The temperature of the steam flowing into the first stage of the moving blade is 600 to 660 ° C., and the pressure is 250 kgf / cm 2 or more (preferably 246 to 316 kgf / cm 2 ) or 170 to
A steam turbine of 200 kgf / cm 2 , wherein the rotor shaft or the rotor shaft and at least the first stage of the moving blade and the stationary blade have respective steam temperatures (preferably 610 ° C., 62
5 ℃, 640 ℃, is 650 ℃, 660 ℃) 10 5 h creep rupture strength at a temperature corresponding to the 10 kgf / mm 2 or more (preferably 17 kgf / mm 2 or more) Cr9.5~1
3% by weight (preferably 10.5 to 11.5% by weight) of the aforementioned high-strength martensitic steel having a fully tempered martensitic structure, wherein the inner casing has a temperature corresponding to each of the steam temperatures. 10 5 hour creep rupture strength of 10 kgf / mm 2 or more (preferably 10.5 kgf / mm 2
2 or more), which is made of a martensitic cast steel containing 8 to 9.5% by weight of Cr. In the high-to-medium pressure integrated steam turbine that is sent to the medium pressure turbine.
【0018】高圧タービン及び中圧タービン又は高中圧
一体型蒸気タービンにおいて、前記ロータシャフト又は
前記動翼及び静翼の少なくとも初段が重量で、C0.0
5〜0.20%,Si0.15%以下,Mn0.05 〜
1.5%,Cr9.5〜13%,Ni0.05〜1.0%,
V0.05〜0.35%,Nb0.01〜0.20%,N
0.01〜0.1%,Mo0.5% を越え3.5%以下,
W3.5%以下,Co1〜10%,B0.0005〜0.
03%又はTa0.01〜0.20%又はTaとNbとを
合計で0.01〜0.20%を含み、78%以上のFeを
有する高強度マルテンサイト鋼からなり、620〜64
0℃の蒸気温度に対応するのが好ましく、前記内部ケー
シングは重量でC0.06〜0.16%,Si0.5%以
下,Mn1%以下,Ni0.2〜1.0%,Cr8〜12
%,V0.05〜0.35%,Nb0.01〜0.15%,
N0.01〜0.8%,Mo1%以下,W1〜4%,B
0.0005〜0.003% を含み、85%以上のFe
を有する高強度マルテンサイト鋼からなるのが好まし
い。In the high-pressure turbine and the intermediate-pressure turbine or the high-intermediate-pressure integrated steam turbine, at least the first stage of the rotor shaft or the moving blades and the stationary blades has a weight of C0.0.
5 to 0.20%, Si 0.15% or less, Mn 0.05 to
1.5%, Cr 9.5-13%, Ni 0.05-1.0%,
V0.05 to 0.35%, Nb0.01 to 0.20%, N
0.01-0.1%, Mo 0.5% over 3.5% or less,
W3.5% or less, Co1-10%, B0.0005-0.
03% or Ta 0.01 to 0.20% or Ta and Nb in a total amount of 0.01 to 0.20% and made of high strength martensitic steel having 78% or more of Fe, and 620 to 64
It preferably corresponds to a steam temperature of 0 ° C., and the inner casing has a weight of C 0.06 to 0.16%, Si 0.5% or less, Mn 1% or less, Ni 0.2 to 1.0%, Cr 8 to 12%.
%, V0.05 to 0.35%, Nb0.01 to 0.15%,
N0.01-0.8%, Mo1% or less, W1-4%, B
Fe containing 0.0005 to 0.003% and 85% or more
It is preferably made of high strength martensitic steel having
【0019】本発明に係る高圧蒸気タービンにおいて、
前記動翼は9段以上、好ましくは10段以上有し、初段
が複流であり、前記ロータシャフトは軸受中心間距離
(L)が5000mm以上(好ましくは5100〜65
00mm)及び前記静翼が設けられた部分での最小直径
(D)が660mm以上(好ましくは680〜740mm)
であり、前記(L/D)が6.8〜9.9(好ましくは
7.9〜8.7)であるCr9〜13重量%を含有する高
強度マルテンサイト鋼からなるのが好ましい。In the high-pressure steam turbine according to the present invention,
The rotor blade has 9 stages or more, preferably 10 stages or more, the first stage has a double flow, and the rotor shaft has a bearing center distance.
(L) is 5000 mm or more (preferably 5100 to 65)
00 mm) and the minimum diameter (D) at the portion where the stationary vanes are provided is 660 mm or more (preferably 680 to 740 mm).
It is preferable that the high strength martensitic steel contains 9 to 13% by weight of Cr having the (L / D) of 6.8 to 9.9 (preferably 7.9 to 8.7).
【0020】本発明に係る中圧蒸気タービンにおいて、
前記動翼は左右対称に各6段以上を有し、前記ロータシ
ャフト中心部に初段が植設された複流構造であり、前記
ロータシャフトは軸受中心間距離(L)が5000mm以
上(好ましくは5100〜6500mm)及び前記静翼が
設けられた部分での最小直径(D)が630mm以上(好
ましくは650〜710mm)であり、前記(L/D)が
7.0〜9.2(好ましくは7.8〜8.3)であるCr9
〜13重量%を含有する高強度マルテンサイト鋼からな
るのが好ましい。In the medium-pressure steam turbine according to the present invention,
The rotor blade has a symmetrical structure having six or more stages each, and the rotor shaft has a double-flow structure in which the first stage is implanted in the center portion of the rotor shaft. The rotor shaft has a bearing center distance (L) of 5000 mm or more (preferably 5100). ~ 6500 mm) and the minimum diameter (D) in the portion where the vanes are provided is 630 mm or more (preferably 650 to 710 mm), and (L / D) is 7.0 to 9.2 (preferably 7). Cr9 which is 0.8 to 8.3)
It is preferably composed of high strength martensitic steel containing ~ 13% by weight.
【0021】高圧タービンと中圧タービンとを別々に有
する低圧蒸気タービンにおいて、前記動翼は左右対称に
各6段以上有し、前記ロータシャフト中心部に初段が植
設された複流構造であり、前記ロータシャフトは軸受中
心間距離(L)が6500mm以上(好ましくは6600
〜7100mm)及び前記静翼が設けられた部分での最小
直径(D)が750mm以上(好ましくは760〜900
mm)であり、前記(L/D)が7.8〜10.2(好まし
くは8.0〜8.6)であるNi3.25〜4.25重量%
を含有するNi−Cr−Mo−V低合金鋼からなり、最
終段動翼は〔翼長さ(インチ)×回転数(rpm)〕の値が1
25,000以上である高強度マルテンサイト鋼からなるのが
好ましい。In a low-pressure steam turbine having a high-pressure turbine and a medium-pressure turbine separately, the moving blades have a symmetric structure of 6 or more stages each, and a double-flow structure in which the first stage is planted in the center of the rotor shaft. The rotor shaft has a bearing center distance (L) of 6500 mm or more (preferably 6600 mm).
77100 mm) and the minimum diameter (D) at the portion where the stator vanes are provided is 750 mm or more (preferably 760 to 900 mm).
mm), and wherein the (L / D) is 7.8 to 10.2 (preferably 8.0 to 8.6), and 3.25 to 4.25% by weight of Ni.
And the final stage rotor blade has a value of [blade length (inch) × rotation speed (rpm)] of 1
It is preferably composed of high strength martensitic steel of 25,000 or more.
【0022】さらに、本発明は、高圧タービンと中圧タ
ービン及び低圧タービンと低圧タービン、又は高圧ター
ビンと低圧タービン及び中圧タービンと低圧タービンと
が連結され、又は高中圧タービンと1台又はタンデムに
2台の低圧タービンとが連結した蒸気タービン発電プラ
ントにおいて、前記高圧タービン及び中圧タービン又は
高中圧タービンは初段動翼への水蒸気入口温度が600
〜660℃,前記低圧タービンは初段動翼への水蒸気入
口温度が350〜400℃であり、前記高圧タービンの
ロータシャフトの初段動翼植設部及び前記初段動翼のメ
タル温度が前記高圧タービンの初段動翼への水蒸気入口
温度より40℃以上(好ましくは水蒸気温度より20〜
35℃低くし)下まわらないようにし、前記中圧タービ
ンのロータシャフトの初段動翼植設部及び初段動翼のメ
タル温度が前記中圧タービンの初段動翼への水蒸気入口
温度より75℃以上(好ましくは水蒸気温度より50〜
70℃低くし)下まわらないようにし、前記高圧タービ
ン及び中圧タービンのロータシャフトと少なくとも初段
動翼がCr9.5〜13 重量%を含有する前述のマルテ
ンサイト鋼からなり、前記低圧タービンの最終段動翼が
〔翼長さ(インチ)×回転数(rpm)〕の値が125,000以上で
ある高強度マルテンサイト鋼からなるのが好ましい。Further, according to the present invention, a high-pressure turbine, an intermediate-pressure turbine, a low-pressure turbine, and a low-pressure turbine, or a high-pressure turbine, a low-pressure turbine, an intermediate-pressure turbine, and a low-pressure turbine are connected, or a high-intermediate-pressure turbine and one unit or tandem. In a steam turbine power plant in which two low-pressure turbines are connected, the high-pressure turbine and the intermediate-pressure turbine or the high-intermediate-pressure turbine have a steam inlet temperature of 600 to a first-stage rotor blade.
660 ° C., the low-pressure turbine has a steam inlet temperature to the first-stage rotor blade of 350 to 400 ° C., and the metal temperature of the first-stage rotor blade implanted portion of the rotor shaft of the high-pressure turbine and the metal temperature of the first-stage rotor blade are lower than that of the high-pressure turbine. 40 ° C. or more from the steam inlet temperature to the first stage blade (preferably 20 to
35 ° C.) and the metal temperature of the first stage rotor blade installation part of the rotor shaft of the medium pressure turbine and the first stage rotor blade is 75 ° C. or more than the steam inlet temperature to the first stage rotor blade of the medium pressure turbine. (Preferably from 50 to 50
The rotor shaft of the high-pressure turbine and the intermediate-pressure turbine and at least the first-stage rotor blades are made of the above-mentioned martensitic steel containing Cr in an amount of 9.5 to 13% by weight. It is preferable that the step blade be made of high-strength martensitic steel having a value of [blade length (inch) × rotational speed (rpm)] of 125,000 or more.
【0023】さらに、本発明は、石炭燃焼ボイラと、該
ボイラによって得られた水蒸気によって駆動する蒸気タ
ービンと、該蒸気タービンによって駆動する単機又は2
台以上、好ましくは2台で1000MW以上の発電出力
を有する発電機を備えた石炭燃焼火力発電プラントにお
いて、前記蒸気タービンは高圧タービンと中圧タービン
及び低圧タービンと低圧タービン、又は高圧タービンと
低圧タービン及び中圧タービンと低圧タービンとが連結
され、又は高中圧タービンと1台又はタンデムに2台の
低圧タービンとが連結し、前記高圧タービン及び中圧タ
ービン又は高中圧タービンは初段動翼への水蒸気入口温
度が600〜660℃及び前記低圧タービンは初段動翼
への水蒸気入口温度が350〜400℃であり、前記ボ
イラの過熱器によって前記高圧タービンの初段動翼への
水蒸気入口温度より3℃以上(好ましくは3〜10℃、
より好ましくは3〜7℃)高い温度に加熱した水蒸気を
前記高圧タービンの初段動翼に流入し、前記高圧タービ
ンを出た水蒸気を前記ボイラの再熱器によって前記中圧
タービンの初段動翼への水蒸気入口温度より2℃以上
(好ましくは2〜10℃、より好ましくは2〜5℃)高
い温度に加熱して前記中圧タービンの初段動翼に流入
し、前記中圧タービンより出た水蒸気を好ましくは前記
ボイラの節炭器によって前記低圧タービンの初段動翼へ
の水蒸気入口温度より3℃以上(好ましくは3〜10
℃、より好ましくは3〜6℃)高い温度に加熱して前記
低圧タービンの初段動翼に流入させるとともに、前記低
圧タービンの最終段動翼が〔翼長さ(インチ)×回転数
(rpm)〕の値が125,000 以上である高強度マルテンサイ
ト鋼からなるのが好ましい。Furthermore, the present invention provides a coal-fired boiler, a steam turbine driven by the steam obtained by the boiler, and a single machine or two driven by the steam turbine.
In a coal-fired thermal power plant equipped with a generator having a power generation output of 1,000 MW or more, preferably two or more, the steam turbine is a high-pressure turbine, a medium-pressure turbine, a low-pressure turbine and a low-pressure turbine, or a high-pressure turbine and a low-pressure turbine And a medium-pressure turbine and a low-pressure turbine are connected, or a high-intermediate-pressure turbine and one low-pressure turbine or two low-pressure turbines are connected in tandem, and the high-pressure turbine and the intermediate-pressure turbine or the high-intermediate-pressure turbine are steam to the first-stage rotor blades. The inlet temperature is 600 to 660 ° C., the steam inlet temperature to the first-stage moving blade of the low-pressure turbine is 350 to 400 ° C., and the steam inlet temperature to the first-stage moving blade of the high-pressure turbine is 3 ° C. or more due to the superheater of the boiler. (Preferably 3 to 10 ° C,
More preferably, the steam heated to a high temperature (3 to 7 ° C.) flows into the first-stage moving blade of the high-pressure turbine, and the steam leaving the high-pressure turbine is fed to the first-stage moving blade of the intermediate-pressure turbine by the reheater of the boiler. 2 ° C or more (preferably 2 to 10 ° C, more preferably 2 to 5 ° C) higher than the steam inlet temperature of the above, and the steam that flows into the first stage moving blade of the intermediate pressure turbine and exits from the intermediate pressure turbine Is preferably 3 ° C. or more (preferably 3 to 10) from the steam inlet temperature to the first-stage moving blades of the low-pressure turbine by the boiler economizer.
C., more preferably 3-6.degree. C.) and heated to a higher temperature to flow into the first-stage rotor blade of the low-pressure turbine, and the final-stage rotor blade of the low-pressure turbine is [blade length (inch) × rotation speed]
(rpm)] is preferably 125,000 or more and is made of high-strength martensitic steel.
【0024】さらに、本発明に係る低圧蒸気タービン
は、前記初段動翼への水蒸気入口温度が350〜400
℃(好ましくは360〜380℃)であり、前記ロータ
シャフトは重量で、C0.2〜0.3%,Si0.05%
以下,Mn0.1%以下,Ni3.25〜4.25%,C
r1.25〜2.25%,Mo0.07〜0.20%,V
0.07〜0.2%及びFe92.5% 以上である低合金
鋼からなるのが好ましい。Further, in the low-pressure steam turbine according to the present invention, the steam inlet temperature to the first stage moving blade is 350 to 400.
C. (preferably 360 to 380.degree. C.), and the rotor shaft has C0.2-0.3% and Si0.05% by weight.
Below, Mn 0.1% or less, Ni 3.25-4.25%, C
r 1.25 to 2.25%, Mo 0.07 to 0.20%, V
It is preferably made of a low alloy steel having a content of 0.07 to 0.2% and Fe of 92.5% or more.
【0025】前述の高圧蒸気タービンにおいて、前記動
翼は7段以上(好ましくは9〜12段)及び翼部長さが
前記水蒸気流の上流側から下流側で25〜180mm有
し、前記ロータシャフトの前記動翼の植込み部直径は前
記静翼に対応する部分の直径より大きく、前記植込み部
の軸方向の幅は前記下流側が上流側に比べ3段階以上
(好ましくは4〜7段階)段階的に大きく、前記翼部長
さに対する比率が0.2〜1.6(好ましくは0.30〜
1.30、より好ましくは0.65〜0.95)で前記上
流側から下流側に従って小さくなっていることが好まし
い。In the above-mentioned high-pressure steam turbine, the moving blades have 7 or more stages (preferably 9 to 12 stages) and the blade length is 25 to 180 mm from the upstream side to the downstream side of the steam flow, and the rotor shaft The diameter of the implanted portion of the moving blade is larger than the diameter of the portion corresponding to the stationary blade, and the axial width of the implanted portion is stepwise in the downstream side as compared with the upstream side in three steps or more (preferably 4 to 7 steps). The ratio to the length of the wing is 0.2 to 1.6 (preferably 0.30 to).
It is preferably 1.30, more preferably 0.65 to 0.95) and becomes smaller from the upstream side to the downstream side.
【0026】更に、上述の高圧蒸気タービンにおいて、
本発明は前記動翼は7段以上(好ましくは9段以上)及
び翼部長さが前記水蒸気流の上流側から下流側で25〜
180mm有し、隣り合う各段の前記翼部長さの比は2.3
以下で、該比率が徐々に下流側で大きく、前記翼部長さ
は前記下流側が上流側に比べて大きくなっていることが
好ましい。Further, in the high pressure steam turbine described above,
In the present invention, the moving blade has 7 stages or more (preferably 9 stages or more) and the blade length is 25 to 25 from the upstream side to the downstream side of the steam flow.
It has 180mm, and the ratio of the length of the wings of adjacent stages is 2.3.
In the following, it is preferable that the ratio is gradually increased on the downstream side and the blade portion length on the downstream side is larger than that on the upstream side.
【0027】更に、上述の高圧蒸気タービンにおいて、
本発明は前記動翼は7段以上(好ましくは9段以上)及
び翼部長さが前記水蒸気流の上流側から下流側で25〜
180mm有し、前記ロータシャフトの前記静翼部に対応す
る部分の軸方向の幅は前記下流側が上流側に比べ2段階
以上(好ましくは2〜4段階)段階的に小さく、前記動
翼の下流側翼部長さに対する比率が4.5 以下の範囲で
前記下流側になるに従って段階的に前記比率が小さくな
っていることが好ましい。Furthermore, in the above-mentioned high-pressure steam turbine,
In the present invention, the moving blade has 7 stages or more (preferably 9 stages or more) and the blade length is 25 to 25 from the upstream side to the downstream side of the steam flow.
180 mm, and the axial width of the portion of the rotor shaft corresponding to the stationary blade portion is smaller on the downstream side in two or more steps (preferably 2 to 4 steps) than on the upstream side, It is preferable that the ratio is gradually reduced toward the downstream side within a range where the ratio to the side wing portion length is 4.5 or less.
【0028】前述の中圧蒸気タービンにおいて、前記動
翼は左右対称に6段以上(好ましくは6〜9段)有する
複流構造及び翼部長さが前記水蒸気流の上流側から下流
側で60〜300mm有し、前記ロータシャフトの前記動
翼の植込み部直径は前記静翼に対応する部分の直径より
大きく、前記植込み部の軸方向の幅は前記下流側が上流
側に比べ2段階以上(好ましくは2〜6段階)で段階的
に大きくなっており、前記翼部長さに対する比率が0.
35〜0.80(好ましくは0.5〜0.7)で前記上流
側から下流側に従って小さくなっているのが好ましい。In the above-mentioned medium-pressure steam turbine, the moving blade has a double-flow structure having six or more stages (preferably 6 to 9 stages) symmetrically and the blade length is 60 to 300 mm from the upstream side to the downstream side of the steam flow. The rotor shaft has a diameter of an implanted portion of the moving blade larger than a diameter of a portion corresponding to the stationary blade, and an axial width of the implanted portion is two or more stages (preferably 2) in the downstream side as compared with the upstream side. .About.6 steps), and the ratio to the blade length is 0.
It is preferably 35 to 0.80 (preferably 0.5 to 0.7) and becomes smaller from the upstream side to the downstream side.
【0029】更に、本発明は前述の中圧蒸気タービンに
おいて、前記動翼は左右対称に6段以上有する複流構造
及び翼部長さが前記水蒸気流の上流側から下流側で60
〜300mm有し、隣り合う前記翼部長さは前記下流側が
上流側に比べて大きくなっており、その比は1.3以下
(好ましくは1.1〜1.2)で徐々に前記下流側で大き
くなっているのが好ましい。Further, in the above-mentioned medium-pressure steam turbine according to the present invention, the moving blade has a double-flow structure having six or more stages symmetrically and the blade length is 60 from the upstream side to the downstream side of the steam flow.
The length of the adjacent blades is larger on the downstream side than on the upstream side, and the ratio is 1.3 or less (preferably 1.1 to 1.2) gradually on the downstream side. It is preferably large.
【0030】更に、本発明は前述の中圧蒸気タービンに
おいて、前記動翼は左右対称に6段以上有する複流構造
及び翼部長さが前記水蒸気流の上流側から下流側で60
〜300mm有し、前記ロータシャフトの前記静翼部に対
応する部分の軸方向幅は前記下流側が上流側に比べ2段
階以上(好ましくは3〜6段階)で段階的に小さくなっ
ており、前記動翼の下流側翼部長さに対する比率が0.
80〜2.50(好ましくは1.0〜2.0)の範囲で前
記下流側になるに従って段階的に前記比率が小さくなっ
ているのが好ましい。Further, in the above-mentioned medium-pressure steam turbine according to the present invention, the moving blade has a double-flow structure having six or more stages symmetrically and the blade length is 60 from the upstream side to the downstream side of the steam flow.
.About.300 mm, and the axial width of the portion of the rotor shaft corresponding to the stationary vane portion is stepwise smaller than the upstream side by two steps or more (preferably 3 to 6 steps), The ratio of the blade to the downstream blade length is 0.
In the range of 80 to 2.50 (preferably 1.0 to 2.0), it is preferable that the ratio gradually decreases toward the downstream side.
【0031】本発明は前述の高圧タービン及び中圧ター
ビンとを別々に設けられた発電プラントでの低圧蒸気タ
ービンにおいて、前記動翼は左右対称に各6段以上(好
ましくは8〜10段)有する複流構造及び翼部長さが前
記水蒸気流の上流側から下流側に従って80〜1300
mm有し、前記ロータシャフトの前記動翼の植込み部直径
は前記静翼に対応する部分の直径より大きく、前記植込
み部の軸方向の幅は前記下流側が上流側に比べ好ましく
は3段階以上(より好ましくは4〜7段階)で段階的に
大きくなっており、前記翼部長さに対する比率が0.2
〜0.7(好ましくは0.3〜0.55)で前記上流側か
ら下流側に従って小さくなっているのが好ましい。The present invention is a low-pressure steam turbine in a power plant in which the high-pressure turbine and the intermediate-pressure turbine are separately provided, and the moving blades have six or more stages (preferably 8 to 10 stages) symmetrically in the left and right directions. The double flow structure and the blade length are 80 to 1300 depending on the upstream side to the downstream side of the steam flow.
mm, the diameter of the rotor blade of the rotor blade is larger than the diameter of the portion corresponding to the stationary blade, and the axial width of the rotor portion is preferably three stages or more in the downstream side compared to the upstream side ( More preferably, it is gradually increased in 4 to 7 stages, and the ratio to the blade length is 0.2.
.About.0.7 (preferably 0.3 to 0.55), it is preferable that it becomes smaller from the upstream side to the downstream side.
【0032】更に、本発明は前述の高圧タービンと中圧
タービンを別々に有する場合の低圧蒸気タービンにおい
て、前記動翼は左右対称に各6段以上有する複流構造及
び翼部長さが前記水蒸気流の上流側から下流側に従って
80〜1300mm有し、隣り合う各段の前記翼部長さ
は前記下流側が上流側に比べて大きくなっており、その
比は1.2〜1.8(好ましくは1.4〜1.6)の範囲で
徐々に前記下流側で前記比率が大きくなっているのが好
ましい。Further, according to the present invention, in the low-pressure steam turbine in the case where the high-pressure turbine and the medium-pressure turbine are separately provided, the moving blade has a double-flow structure having symmetrically six or more stages each and the blade length is equal to that of the steam flow. It has 80 to 1300 mm from the upstream side to the downstream side, and the blade length of each adjacent stage is larger on the downstream side than on the upstream side, and the ratio thereof is 1.2 to 1.8 (preferably 1. It is preferable that the ratio is gradually increased on the downstream side in the range of 4 to 1.6).
【0033】更に、本発明は前述の低圧蒸気タービンに
おいて、前記動翼は左右対称に各6段以上、好ましくは
8段以上有する複流構造及び翼部長さが前記水蒸気流の
上流側から下流側に従って80〜1300mm有し、前記
ロータシャフトの前記静翼部に対応する部分の軸方向の
幅は前記下流側が上流側に比べ好ましくは3段階以上
(より好ましくは4〜7段階)で段階的に大きくなって
おり、前記動翼の隣り合う下流側翼部長さに対する比率
が0.2〜1.4(好ましくは0.25〜1.25特に0.
5〜0.9)の範囲で前記下流側になるに従って段階的
に前記比率が小さくなっているのが好ましい。Furthermore, in the low-pressure steam turbine according to the present invention, the moving blade has a double-flow structure having symmetrically 6 stages or more, preferably 8 stages or more, and blade lengths from the upstream side to the downstream side of the steam flow. 80 to 1300 mm, and the axial width of a portion of the rotor shaft corresponding to the stationary vane portion is stepwise larger than the upstream side by 3 steps or more (more preferably 4 to 7 steps) as compared with the upstream side. The ratio of the moving blades to the length of the adjacent downstream blades is 0.2 to 1.4 (preferably 0.25 to 1.25, especially 0.2).
In the range of 5 to 0.9), it is preferable that the ratio gradually decreases toward the downstream side.
【0034】前述の高圧蒸気タービンにおいて、前記動
翼は7段以上、好ましくは9段以上有し、前記ロータシ
ャフトは前記静翼に対応する部分の直径が前記動翼植込
み部に対応する部分の直径より小さく、前記静翼に対応
する前記直径の軸方向の幅は前記水蒸気流の上流側が下
流側に比較して2段階以上(好ましくは2〜4段階)で
段階的に大きくなっており、前記動翼の最終段とその手
前との間の幅は前記動翼の2段目と3段目との間の幅の
0.75〜0.95倍(好ましくは0.8〜0.9倍より好
ましくは0.82〜0.88)であり、前記ロータシャフ
トの前記動翼部植込み部軸方向の幅は前記水蒸気流の下
流側が上流側に比較して3段階以上(好ましくは4〜7
段階)で段階的に大きくなっており、前記動翼の最終段
の軸方向の幅は前記2段目の軸方向の幅に対して1〜2
倍(好ましくは1.4〜1.7倍)であるのが好ましい。In the above-described high-pressure steam turbine, the moving blade has 7 stages or more, preferably 9 stages or more, and the rotor shaft has a diameter of a portion corresponding to the stationary blade of a portion corresponding to the moving blade implanting portion. The diameter is smaller than the diameter, and the axial width of the diameter corresponding to the stationary blade is gradually increased in two or more stages (preferably 2 to 4 stages) in the upstream side of the steam flow compared to the downstream side, The width between the last stage of the rotor blade and the front stage thereof is 0.75 to 0.95 times the width between the second stage and the third stage of the rotor blade (preferably 0.8 to 0.9). It is more preferably double 0.82 to 0.88), and the width of the rotor shaft in the axial direction of the moving blade portion is 3 stages or more (preferably 4 to 4) in the downstream side of the steam flow compared to the upstream side. 7
The axial width of the final stage of the moving blade is 1 to 2 with respect to the axial width of the second stage.
It is preferably doubled (preferably 1.4 to 1.7 times).
【0035】前述の中圧蒸気タービンにおいて、前記動
翼は6段以上有し、前記ロータシャフトは前記静翼に対
応する部分の直径が前記動翼植込み部に対応する部分の
直径より小さく、前記静翼に対応する前記直径の軸方向
の幅は前記水蒸気流の上流側が下流側に比較して好まし
くは2段階以上(より好ましくは3〜6段階)で段階的
に大きくなっており、前記動翼の最終段とその手前との
間の幅は前記動翼の初段と2段目との間の幅の0.5〜
0.9倍(好ましくは0.65〜0.75倍)であり、前
記ロータシャフトの前記動翼部植込み部軸方向の幅は前
記水蒸気流の下流側が上流側に比較して好ましくは2段
階以上(好ましくは3〜6段階)で段階的に大きくなっ
ており、前記動翼の最終段の軸方向の幅は前記初段の軸
方向の幅に対して0.8〜2倍(好ましくは1.2〜1.5
倍)であるのが好ましい。In the above-mentioned medium-pressure steam turbine, the moving blade has six stages or more, and the rotor shaft has a diameter corresponding to the stationary blade smaller than a diameter corresponding to the moving blade embedded portion. The axial width of the diameter corresponding to the stationary vane is increased stepwise on the upstream side of the steam flow as compared to the downstream side by preferably 2 steps or more (more preferably 3 to 6 steps). The width between the last stage of the blade and its front is 0.5 to 0.5 of the width between the first stage and the second stage of the moving blade.
0.9 times (preferably 0.65 to 0.75 times), and the width of the rotor shaft in the axial direction of the moving blade portion is preferably two stages in the downstream side of the steam flow compared to the upstream side. The axial width of the final stage of the moving blade is 0.8 to 2 times (preferably 1 to 3 times) (preferably 3 to 6 stages). .2-1.5
2 times) is preferable.
【0036】前述の低圧蒸気タービンにおいて、前記動
翼は左右対称に8段以上する複流構造を有し、前記ロー
タシャフトは前記静翼に対応する部分の直径が前記動翼
植込み部に対応する部分の直径より小さく、前記静翼に
対応する前記直径の軸方向の幅は前記水蒸気流の上流側
が下流側に比較して好ましくは3段階以上(より好まし
くは4〜7段階)で段階的に大きくなっており、前記動
翼の最終段とその手前との間の幅は前記動翼の初段と2
段目との間の幅の1.5〜3.0倍(好ましくは2.0〜
2.7倍)であり、前記ロータシャフトの前記動翼部植
込み部軸方向の幅は前記水蒸気流の下流側が上流側に比
較して好ましくは3段階以上(より好ましくは4〜7段
階)で段階的に大きくなっており、前記動翼の最終段の
軸方向の幅は前記初段の軸方向の幅に対して5〜8倍
(好ましくは6.2〜7.0倍)であるのが好ましい。In the above-mentioned low-pressure steam turbine, the moving blade has a double-flow structure having symmetrically eight stages or more, and the rotor shaft has a diameter corresponding to the stationary blade and a portion corresponding to the moving blade implanting portion. And the axial width of the diameter corresponding to the stationary vanes is stepwise larger in the upstream side of the steam flow than in the downstream side, preferably by 3 steps or more (more preferably 4 to 7 steps). The width between the last stage of the rotor blade and the front stage thereof is 2 times that of the first stage of the rotor blade.
1.5 to 3.0 times the width between the steps (preferably 2.0 to
2.7 times), and the width of the rotor shaft in the axial direction of the moving blade portion is preferably 3 stages or more (more preferably 4 to 7 stages) in the downstream side of the steam flow compared to the upstream side. The width in the axial direction of the final stage of the moving blade is 5 to 8 times (preferably 6.2 to 7.0 times) the axial width of the first stage. preferable.
【0037】以上の高圧,中圧又は高中圧一体型タービ
ン及び低圧タービンの構造は610〜660℃の各使用
蒸気温度のいずれの温度に対しても同様の構造とできる
ものである。The structures of the high-pressure, medium-pressure or high-medium-pressure integrated turbine and the low-pressure turbine described above can be the same for any of the steam temperatures used of 610 to 660 ° C.
【0038】本発明のロータ材においては、全焼戻しマ
ルテンサイト組織として、高い高温強度と低温靭性並び
に高い疲労強度を得るために、次式で計算されるCr当
量を4〜8に成分調整することが好ましい。In the rotor material of the present invention, in order to obtain high temperature strength, low temperature toughness, and high fatigue strength as a fully tempered martensite structure, the Cr equivalent calculated by the following formula should be adjusted to 4 to 8 components. Is preferred.
【0039】本発明の高中圧一体型蒸気タービンは、高
圧側前記動翼は7段以上好ましくは8段以上及び中圧側
前記動翼は5段以上好ましくは6段以上有し、前記ロー
タシャフトは軸受中心間距離(L)が6000mm以上(好
ましくは6100〜7000mm)及び前記静翼が設けら
れた部分での最小直径(D)が660mm以上(好ましく
は620〜760mm)であり、前記(L/D)が8.0
〜11.3(好ましくは9.0〜10.0)である前述の
Cr9〜13重量%を含有する高強度マルテンサイト鋼
からなるのが好ましい。In the high-intermediate-pressure integrated steam turbine of the present invention, the high-pressure side moving blades have 7 stages or more, preferably 8 stages or more, and the intermediate-pressure side moving blades have 5 stages or more, preferably 6 stages or more, and the rotor shaft is The bearing center-to-center distance (L) is 6000 mm or more (preferably 6100 to 7000 mm), and the minimum diameter (D) at the portion where the vanes are provided is 660 mm or more (preferably 620 to 760 mm). D) is 8.0
It is preferably made of a high-strength martensitic steel containing 9 to 13% by weight of Cr as described above, which is 〜11.3 (preferably 9.0 to 10.0).
【0040】本発明の高中圧一体型タービンに対する低
圧蒸気タービンは以下の要件を有する。The low pressure steam turbine for the high and medium pressure integrated turbine of the present invention has the following requirements.
【0041】低圧蒸気タービンにおいて、前記動翼は左
右対称に各5段以上、好ましくは6段以上を有し、前記
ロータシャフト中心部に初段が植設された複流構造であ
り、前記ロータシャフトは軸受中心間距離(L)が65
00mm以上(好ましくは6600〜7500mm)及び前記静
翼が設けられた部分での最小直径(D)が750mm以上
(好ましくは760〜900mm)であり、前記(L/D)
が7.2〜10.0(好ましくは8.0〜9.0)であるN
i3.25〜4.25重量%を含有するNi−Cr−Mo
−V低合金鋼からなり、最終段動翼は〔翼長さ(インチ)
×回転数(rpm)〕の値が125,000以上である高強度マルテ
ンサイト鋼からなるのが好ましい。In the low-pressure steam turbine, the rotor blades are symmetrically provided with five or more stages, preferably six stages or more, and have a double-flow structure in which the first stage is planted in the center of the rotor shaft. Bearing center distance (L) is 65
00 mm or more (preferably 6600 to 7500 mm) and the minimum diameter (D) at the portion where the stationary blade is provided is 750 mm or more
(Preferably 760 to 900 mm), and the (L / D)
Is 7.2 to 10.0 (preferably 8.0 to 9.0)
Ni-Cr-Mo containing 3.25 to 4.25% by weight
-V low alloy steel, the last stage blade is [wing length (inch)
X rotational speed (rpm)] is preferably 125,000 or more.
【0042】前記ロータシャフトは前記静翼部分の直径
(D)が750〜1300mm,軸受中心間距離(L)が
前記Dの5.0〜9.5倍であり、重量で、C0.2〜0.
3%,Si0.05% 以下,Mn0.1%以下,Ni3.
0〜4.5%,Cr1.25〜2.25%,Mo0.07〜
0.20%,V0.07〜0.2%及びFe92.5%以上
である低合金鋼からなる。In the rotor shaft, the diameter (D) of the vane portion is 750 to 1300 mm, the bearing center distance (L) is 5.0 to 9.5 times the D, and the weight is C0.2 to C0.2. 0.
3%, Si 0.05% or less, Mn 0.1% or less, Ni3.
0-4.5%, Cr 1.25-2.25%, Mo 0.07-
It consists of a low alloy steel with 0.20%, V0.07-0.2% and Fe 92.5% or more.
【0043】前記動翼は左右対称に各5段以上好ましく
は6段以上有する複流構造及び翼部長さが前記水蒸気流
の上流側から下流側に従って80〜1300mmの範囲内
にあり、前記ロータシャフトの前記動翼の植込み部直径
は前記静翼に対応する部分の直径より大きく、前記植込
み部の軸方向付根部の幅は末広がりに前記翼部植込み部
の幅より大きく、前記下流側から上流側に従って段階的
に小さくなっており、前記翼部長さに対する比率が0.
25〜0.80である。The moving blade has a double-flow structure having 5 or more stages, preferably 6 or more stages symmetrically, and the blade length is in the range of 80 to 1300 mm from the upstream side to the downstream side of the steam flow, and The diameter of the implanted portion of the moving blade is larger than the diameter of the portion corresponding to the stationary blade, the width of the axial root portion of the embedded portion is wider than the width of the blade embedded portion, and the width from the downstream side to the upstream side is increased. It is gradually reduced, and the ratio to the blade length is 0.
25-0.80.
【0044】前記動翼は左右対称に各5段以上好ましく
は6段以上有する複流構造及び翼部長さが前記水蒸気流
の上流側から下流側に従って80〜1300mmの範囲内
にあり、隣り合う各段の前記翼部長さは前記下流側が上
流側に比べて大きくなっており、その比は1.2〜1.7
の範囲で、前記下流側で前記翼部長さが徐々に大きくな
っている。The moving blade has a double-flow structure having 5 or more stages, preferably 6 or more stages symmetrically, and the blade length is in the range of 80 to 1300 mm from the upstream side to the downstream side of the steam flow, and each adjacent stage The length of the blade of the blade is larger on the downstream side than on the upstream side, and the ratio is 1.2 to 1.7.
In the range, the wing portion length is gradually increased on the downstream side.
【0045】前記動翼は左右対称に各5段以上好ましく
は6段以上有する複流構造及び翼部長さが前記水蒸気流
の上流側から下流側に従って大きくなり、80〜130
0mmの範囲内にあり、前記ロータシャフトの前記動翼の
植込み部付根部の軸方向の幅は少なくとも3段階で前記
下流側が上流側に比べ大きくなっており、末広がりに前
記翼部植込み部の幅より大きくなっている。The rotor blade has a double-flow structure having five or more stages, preferably six or more stages symmetrically, and the blade portion length increases from the upstream side to the downstream side of the steam flow, from 80 to 130.
0 mm, and the axial width of the root portion of the implanted portion of the rotor blade of the rotor shaft is larger at at least three stages on the downstream side than on the upstream side. It is getting bigger.
【0046】本発明における高中圧一体型蒸気タービン
は以下の構成を有する。The high-intermediate-pressure integrated steam turbine according to the present invention has the following configuration.
【0047】高圧側の前記動翼は7段以上及び翼部長さ
が前記水蒸気流の上流側から下流側で40〜200mm有
し、前記ロータシャフトの前記動翼の植込み部直径は前
記静翼に対応する部分の直径より大きく、前記植込み部
の軸方向付根部の幅は前記上流側が下流側に比べ段階的
に大きく、前記翼部長さに対する比率が0.20〜 1.
60 、好ましくは0.25〜1.30で前記上流側から
下流側に従って大きくなっており、中圧側の前記動翼は
左右対称に5段以上有し、翼部長さが前記水蒸気流の上
流側から下流側で100〜350mm有し、前記ロータシ
ャフトの前記動翼の植込み部直径は前記静翼に対応する
部分の直径より大きく、前記植込み部付根部の軸方向の
幅は最終段を除き前記下流側が上流側に比べ大きくなっ
ており、前記翼部長さに対する比率が0.35〜0.8
0、好ましくは0.40〜0.75で前記上流側から下流
側に従って小さくなっている。The moving blade on the high-pressure side has seven stages or more and the blade portion length is 40 to 200 mm from the upstream side to the downstream side of the steam flow, and the diameter of the rotor blade on the rotor shaft is equal to that of the stationary blade. It is larger than the diameter of the corresponding portion, the width of the axial root portion of the implant portion is gradually larger on the upstream side than on the downstream side, and the ratio to the blade length is 0.20 to 1.
60, preferably 0.25 to 1.30, which increases from the upstream side to the downstream side, the intermediate pressure side moving blades have 5 or more stages symmetrically, and the blade length is the upstream side of the steam flow. From 100 to 350 mm on the downstream side of the rotor shaft, the diameter of the rotor blade of the rotor blade is larger than the diameter of the portion corresponding to the stationary blade, and the axial width of the root portion of the rotor portion is the same except for the final stage. The downstream side is larger than the upstream side, and the ratio to the blade length is 0.35 to 0.8.
It is 0, preferably 0.40 to 0.75, and decreases from the upstream side to the downstream side.
【0048】前記動翼は7段以上及び翼部長さが前記水
蒸気流の上流側から下流側で25〜200mm有し、隣り
合う各段の前記翼部長さの比は1.05〜1.35で、前
記翼部長さは前記下流側が上流側に比べて徐々に大きく
なっており、中圧部前記動翼は5段以上有し、翼部長さ
が前記水蒸気流の上流側から下流側で100〜350mm
有し、隣り合う前記翼部長さは前記下流側が上流側に比
べて大きくなっており、その比は1.10〜1.30で徐
々に前記下流側で大きくなっている。The moving blade has 7 stages or more and the blade length is 25 to 200 mm from the upstream side to the downstream side of the steam flow, and the ratio of the blade lengths of adjacent stages is 1.05 to 1.35. The blade length is gradually increased on the downstream side compared to the upstream side, the intermediate pressure portion of the moving blade has five stages or more, and the blade length is 100 from the upstream side to the downstream side of the steam flow. ~ 350 mm
The length of the adjacent wings is greater on the downstream side than on the upstream side, and the ratio is 1.10 to 1.30, and gradually increases on the downstream side.
【0049】高圧側の前記動翼は6段以上、好ましくは
7段以上有し、前記ロータシャフトは前記静翼に対応す
る部分の直径が前記動翼植込み部に対応する部分の直径
より小さく、前記動翼の植込み部付根部の軸方向の幅は
初段部が最も大きく、前記水蒸気流の上流側から下流側
に従って2段以上、好ましくは3段階以上で段階的に大
きくなっており、中圧側の前記動翼は5段以上有し、前
記ロータシャフトは前記静翼に対応する部分の直径が前
記動翼植込み部に対応する部分の直径より小さく、前記
動翼の植込み部付根部の軸方向の幅は前記水蒸気流の上
流側が下流側に比較して好ましくは4段階以上で段階的
に異なっており、前記動翼の初段は2段より、最終段が
他の段より大きく、初段及び2段目は末広がりになって
いる。The moving blade on the high-pressure side has 6 or more stages, preferably 7 or more stages, and the rotor shaft has a diameter of a portion corresponding to the stationary blade smaller than a diameter of a portion corresponding to the moving blade implanting portion, The axial width of the root portion of the implanting portion of the moving blade is largest at the first stage, and gradually increases in two or more stages, preferably three or more stages from the upstream side to the downstream side of the steam flow, and the intermediate pressure side. The rotor blade has five or more stages, and the rotor shaft has a diameter of a portion corresponding to the stationary blade smaller than a diameter of a portion corresponding to the rotor blade implanting portion, and an axial direction of a root portion of the implanting portion of the rotor blade. The upstream side of the steam flow is preferably stepwise different from the downstream side in four stages or more, and the first stage of the moving blade is larger than the second stage and the last stage is larger than the other stages. The steps are widened toward the end.
【0050】本発明に係る蒸気タービン用長翼は、重量
で、C0.08〜0.18%,Si0.25%以下,Mn
0.90%以下,Cr8.0〜13.0%,Ni2〜3%
以下,Mo1.5〜3.0%,V0.05〜0.35%,N
b及びTaの一種又は二種の合計量が0.02〜0.20
%、及びN0.02〜0.10%を含有するマルテンサイ
ト鋼からなるのが好ましい。The long blade for a steam turbine according to the present invention has a weight ratio of C0.08 to 0.18%, Si of 0.25% or less, and Mn.
0.90% or less, Cr 8.0-13.0%, Ni 2-3%
Below, Mo1.5-3.0%, V0.05-0.35%, N
The total amount of one or two of b and Ta is 0.02 to 0.20
%, And a martensitic steel containing 0.02 to 0.10% N.
【0051】この蒸気タービン長翼は、高速回転による
高い遠心応力と振動応力に耐えるため引張強さが高いと
同時に、高サイクル疲労強度が高くなければならない。
そのために、翼材の金属組織は、有害なδフェライトが
存在すると、疲労強度を著しく低下させるので、全焼戻
しマルテンサイト組織でなければならない。This steam turbine long blade must have high tensile strength and high cycle fatigue strength at the same time in order to withstand high centrifugal stress and vibration stress due to high speed rotation.
Therefore, the metal structure of the blade material must be a fully tempered martensite structure because the fatigue strength is significantly reduced in the presence of harmful δ-ferrite.
【0052】本発明鋼は前述した式で計算されるCr当
量が10以下になるように成分調整され、δフェライト
相を実質的に含まないようにすることが必要である。長
翼材の引張強さは120kgf/mm2 以上、好ましくは1
28.5kgf/mm2以上である。It is necessary that the composition of the steel of the present invention is adjusted so that the Cr equivalent calculated by the above-mentioned formula is 10 or less so that it does not substantially contain the δ ferrite phase. The tensile strength of the long blade material is 120 kgf / mm 2 or more, preferably 1
It is 28.5 kgf / mm 2 or more.
【0053】また均質で高強度の蒸気タービン長翼材を
得るために、調質熱処理として、溶解・鍛造後に、10
00℃〜1100℃で好ましくは0.5 〜3時間加熱保
持後室温まで急冷する焼入れを行い、次に、550℃〜
570℃で好ましくは1〜6時間加熱保持後室温まで冷
却する1次焼戻しと560℃〜590℃で好ましくは1
〜6時間加熱保持後室温まで冷却する2次焼戻しの2回
以上の焼戻し熱処理が施される。Further, in order to obtain a homogeneous and high-strength steam turbine long blade material, as a heat treatment for refining, after melting and forging, 10
After heating and holding at 00 ° C to 1100 ° C, preferably for 0.5 to 3 hours, quenching is performed by rapidly cooling to room temperature.
Primary tempering in which the material is heated and held at 570 ° C. for preferably 1 to 6 hours and then cooled to room temperature and at 560 to 590 ° C., preferably 1
After heat-holding for up to 6 hours, the tempering heat treatment is performed twice or more, that is, secondary tempering of cooling to room temperature.
【0054】本発明に係る低圧タービン最終段翼部長さ
は914mm(36″)以上、好ましくは965mm(3
8″)以上にした3600rpm蒸気タービン及び低圧タ
ービン最終段翼長を1092mm(43″)以上、好まし
くは1168mm(46″)以上にした3000rpm 蒸気
タービンにし、〔翼部長さ(インチ)×回転数(rpm)〕の
値を125,000以上、好ましくは138000以上としたもので
ある。The length of the last stage low-pressure turbine blade portion according to the present invention is 914 mm (36 ") or more, preferably 965 mm (3").
8 ″) or higher 3600 rpm steam turbine and low pressure turbine The final stage blade length is 1092 mm (43 ″) or more, preferably 1168 mm (46 ″) or more 3000 rpm steam turbine, and [blade length (inch) × rotation speed ( rpm)] value is 125,000 or more, preferably 138,000 or more.
【0055】また本発明の耐熱鋳鋼からなるケーシング
材においては、95%以上の焼戻しマルテンサイト(δ
フェライト5%以下)組織となるように合金組成を調整
して高い高温調度と低温靭性並びに高い疲労強度を得る
ために、次式の各元素の含有量を重量%として計算され
るCr当量を4〜10に成分調整することが好ましい。In the casing material made of the heat-resistant cast steel of the present invention, tempered martensite (δ
Ferrite 5% or less) In order to adjust the alloy composition so as to obtain a high temperature high temperature toughness and low temperature toughness and high fatigue strength, the Cr equivalent calculated as the content of each element in the following formula by weight% is 4 It is preferable to adjust the components to 10.
【0056】Cr当量=Cr+6Si+4Mo+1.5
W+11V+5Nb−40C−30N−30B−2Mn
−4Ni−2Co+2.5Ta 本発明の12Cr耐熱鋼においては、特に621℃以上
の蒸気中で使用される場合には、625℃,105hク
リープ破断強度10kgf/mm2以上,室温衝撃吸収エネ
ルギー1kgf−m以上にすることが好ましい。Cr equivalent = Cr + 6Si + 4Mo + 1.5
W + 11V + 5Nb-40C-30N-30B-2Mn
-4Ni-2Co + 2.5Ta In the 12Cr heat-resisting steel of the present invention, especially when used in steam at 621 ° C or higher, creep rupture strength at 625 ° C, 10 5 h, 10 kgf / mm 2 or more, room temperature impact absorption energy 1 kgf. It is preferably −m or more.
【0057】(1)本発明における600〜660℃蒸
気タービンの高圧と中圧又は高中圧一体型のロータ,ブ
レード,ノズル,内部ケーシング締付ボルト及び中圧部
初段ダイヤフラムを構成するフェライト系耐熱鋼の組成
の限定理由について説明する。Cは焼入れ性を確保し、
焼戻し熱処理過程で炭化物を析出させて高温強度を高め
るのに不可欠の元素であり、また高い引張強さを得るた
めにも0.05% 以上必要な元素であるが、0.20%
を越えると高温に長時間さらされた場合に金属組織が不
安定になり長時間クリープ破断強度を低下させるので、
0.05 〜0.20%に限定される。望ましくは0.08〜
0.13%であり、特に0.09〜0.12%が好まし
い。(1) Ferrite heat-resisting steel constituting the high-pressure and intermediate-pressure or high-intermediate-pressure integrated rotor, blade, nozzle, inner casing fastening bolt, and intermediate-pressure section first-stage diaphragm of the 600-660 ° C. steam turbine in the present invention The reasons for limiting the composition will be described. C secures hardenability,
It is an element indispensable for increasing the high-temperature strength by precipitating carbides during the tempering heat treatment process. In addition, 0.05% or more is necessary to obtain high tensile strength, but 0.20%
If it exceeds, the metal structure becomes unstable when exposed to high temperature for a long time, and the creep rupture strength is reduced for a long time.
It is limited to 0.05 to 0.20%. Desirably 0.08 ~
0.13%, and particularly preferably 0.09 to 0.12%.
【0058】Mnは脱酸剤等のために添加するものであ
り、少量の添加でその効果は達成され、1.5% を越え
る多量の添加はクリープ破断強度を低下させるので好ま
しくない。特に0.03〜0.20%又は0.3〜0.7%
が好ましく、多い方に対しては0.35〜0.65%がよ
り好ましい。Mnの少ない方が高強度が得られる。ま
た、Mn量の多い方は加工性がよい。Mn is added as a deoxidizing agent and the like, and its effect is achieved by adding a small amount, and addition of a large amount exceeding 1.5% lowers the creep rupture strength, which is not preferable. Especially 0.03 to 0.20% or 0.3 to 0.7%
Is preferable, and more preferably 0.35 to 0.65%. Higher strength is obtained with less Mn. In addition, the higher the Mn content, the better the workability.
【0059】Siも脱酸剤として添加するものである
が、真空C脱酸法などの製鋼技術によれば、Si脱酸は
不要である。Siを低くすることにより有害なδフェラ
イト組織生成防止と結晶粒界偏析等による靭性低下を防
止する効果がある。したがって、添加する場合には0.
15%以下に抑える必要があり、望ましくは0.07%
以下であり、特に0.04% 未満が好ましい。Although Si is also added as a deoxidizing agent, Si deoxidizing is not required according to the steelmaking technology such as the vacuum C deoxidizing method. By lowering Si, it is possible to prevent harmful δ-ferrite structure from being generated and to prevent deterioration of toughness due to segregation of grain boundaries. Therefore, when adding it,
It should be kept below 15%, preferably 0.07%
Or less, and particularly preferably less than 0.04%.
【0060】Niは靭性を高め、かつ、δフェライトの
生成を防止するのに非常に有効な元素であるが、0.0
5%未満ではその効果が十分でなく、1.0%を越える
添加はクリープ破断強度を低下させるので好ましくな
い。特に0.2〜0.7%、より0.4〜0.65%が好ま
しい。Ni is a very effective element for enhancing the toughness and preventing the formation of δ ferrite, but 0.0
If it is less than 5%, its effect is not sufficient, and if it exceeds 1.0%, the creep rupture strength is lowered, which is not preferable. In particular, it is preferably 0.2 to 0.7%, more preferably 0.4 to 0.65%.
【0061】Crは高温強度及び高温耐酸化を高めるの
に不可欠の元素であり、最低9%必要であるが、13%
を越えると有害なδフェライト組織を生成し高温強度及
び靭性を低下させるので、9〜12%に限定される。特
に10〜12%、より10.8〜11.8%が好ましい。Cr is an indispensable element for enhancing high temperature strength and high temperature oxidation resistance, and at least 9% is necessary, but 13%
If it exceeds 0.1%, a harmful δ-ferrite structure is formed and the high temperature strength and toughness are reduced, so it is limited to 9 to 12%. In particular, it is preferably 10 to 12%, more preferably 10.8 to 11.8%.
【0062】Mo添加は、高温強度向上のために行われ
る。Taを含む場合には3.5% 以下、好ましくは1%
以下、Nbを含む場合には、0.5 %未満では十分な靭
性及び疲労強度が得られず、0.5%を越え3.5%以
下、好ましくは1.0% 未満含有される。特に0.55
〜0.85%が好ましい。Mo is added to improve the high temperature strength. When containing Ta, 3.5% or less, preferably 1%
When Nb is contained below, sufficient toughness and fatigue strength cannot be obtained if it is less than 0.5%, and it is contained more than 0.5% and not more than 3.5%, preferably less than 1.0%. Especially 0.55
~ 0.85% is preferred.
【0063】Wは高温での炭化物の凝集粗大化を抑制
し、またマトリックスを固溶強化するので、620℃以
上の高温長時間強度を顕著に高める効果がある。620
℃以下では1〜1.5%、630℃以下では1.6〜2.
0%、640℃以下では2.1〜2.5%、650℃以下
では2.6〜3.0%、660℃以下では3.1 〜3.5
%とするのが好ましい。またWが3.5 %を越えるとδ
フェライトを生成して靭性が低くなるので、3.5%以
下、好ましくは1〜3.5%に限定される。特に好まし
くは1〜3%、より1.5〜3.0%が好ましく、より
2.0〜2.7%が好ましい。W suppresses the coagulation and coarsening of carbides at high temperatures and strengthens the matrix by solid solution, so that it has the effect of significantly increasing the high temperature long-term strength at 620 ° C. or higher. 620
1 to 1.5% below ℃, 1.6 to 2.30% below 630 ° C.
0%, 2.1-2.5% below 640 ° C, 2.6-3.0% below 650 ° C, 3.1-3.5 below 660 ° C.
% Is preferable. When W exceeds 3.5%, δ
Since ferrite is formed and toughness is reduced, the content is limited to 3.5% or less, preferably 1 to 3.5%. Particularly preferably, it is 1 to 3%, more preferably 1.5 to 3.0%, and further preferably 2.0 to 2.7%.
【0064】Vは、Vの炭窒化物を析出してクリープ破
断強度を高める効果があるが、0.05%未満ではその効果
が不十分で0.3% を越えるとδフェライトを生成して
疲労強度を低下させる。特に0.10〜0.25%が好ま
しく、より0.15〜0.23%が好ましい。V has the effect of precipitating carbonitrides of V to increase the creep rupture strength, but if it is less than 0.05% the effect is insufficient, and if it exceeds 0.3%, δ ferrite is formed and the fatigue strength is increased. Lower. Particularly, 0.1 to 0.25% is preferable, and 0.15 to 0.23% is more preferable.
【0065】Nb及びTaはNbC,TaC炭化物を析
出し、高温強度を高めるのに非常に効果的な元素である
が、あまり多量に添加すると、特に大型鋼塊では粗大な
共晶NbC,TaC炭化物が生じ、かえって強度を低下
させたり、疲労強度を低下させるδフェライトを析出さ
せる原因になるので単独又は複合で0.20 %以下に抑
える必要がある。また0.01%未満では効果が不十分
である。特に0.02〜0.15%が、より0.04〜0.
10%が好ましい。Nb and Ta are very effective elements for precipitating NbC and TaC carbides and increasing the high temperature strength. However, if added in a too large amount, coarse eutectic NbC and TaC carbides especially in large steel ingots. Occurs, which rather causes reduction in strength or precipitation of δ-ferrite that reduces fatigue strength. Therefore, it is necessary to suppress the content to 0.20% or less singly or in combination. Further, if it is less than 0.01%, the effect is insufficient. Especially 0.02 to 0.15%, more 0.04 to 0.
10% is preferable.
【0066】Coは本発明を従来の発明から区別して特
徴づける重要な元素である。本発明においては、Co添
加により高温強度が著しく改善されるとともに、靭性も
高める。これは、Wとの相互作用によると考えられ、W
を1%以上含む本発明合金において特徴的な現象であ
る。このようなCoの効果を実現するために、本発明合
金におけるCoの下限は1.0% であるが、過度に添加
してもより大きな効果が得られないだけでなく、延性が
低下するので、上限は10%になる。望ましくは600
〜620℃に対しては1〜3%、630℃に対しては
3.5〜4.5%、640℃に対しては5〜6%、650
℃に対しては6.5〜7.5%、660℃に対しては8〜
9%が望ましい。Co is an important element that distinguishes and characterizes the present invention from the conventional invention. In the present invention, addition of Co significantly improves high temperature strength and also enhances toughness. This is thought to be due to the interaction with W, and W
Is a characteristic phenomenon in the alloy of the present invention containing 1% or more. In order to realize such Co effect, the lower limit of Co in the alloy of the present invention is 1.0%, but even if it is excessively added, not only a larger effect cannot be obtained, but also the ductility decreases. , The upper limit is 10%. Preferably 600
1-3% for 620 ° C, 3.5-4.5% for 630 ° C, 5-6% for 640 ° C, 650
6.5 to 7.5% for ℃, 8 to 660 ℃
9% is desirable.
【0067】Nも本発明を従来の発明から区別して特徴
づける重要な元素である。Nはクリープ破断強度の改善
及びδフェライト組織の生成防止に効果があるが0.0
1 %以下ではその効果が十分でなく0.05%を越える
と靭性を低下させると共に、クリープ破断強度も低下さ
せる。特に0.01〜0.03%が、より0.015〜0.
025%が好ましい。N is also an important element for distinguishing and characterizing the present invention from the conventional invention. N is effective in improving creep rupture strength and preventing the formation of δ ferrite structure, but 0.0
If it is less than 1%, the effect is not sufficient, and if it exceeds 0.05%, the toughness is lowered and the creep rupture strength is also lowered. In particular, 0.01 to 0.03% is more preferable to 0.015 to 0.03.
025% is preferable.
【0068】Bは粒界強度作用とM23C6炭化物中に固
溶し、M23C6型炭化物の凝集粗大化を妨げる作用によ
り高温強度を高める効果があり、0.001 %を越える
添加が有効であるが、0.03%を越えると溶接性や鍛
造性を害するので、0.001〜0.03%に制限され
る。望ましくは0.001〜0.01%、又は0.01〜
0.02%が好ましい。[0068] B is a solid solution in the grain boundary strength effects and M 23 C 6 carbide is effective to increase the high-temperature strength by the action preventing the aggregation and coarsening of M 23 C 6 type carbide, added in excess of 0.001% Is effective, but if it exceeds 0.03%, the weldability and forgeability are impaired, so it is limited to 0.001 to 0.03%. Desirably 0.001 to 0.01%, or 0.01 to 0.01%
0.02% is preferred.
【0069】Ti及びZrの添加は、靭性を高める効果
があり、Ta0.15% 以下,Ti0.1%以下及びZ
r0.1%以下の単独または複合添加で十分な効果が得
られる。The addition of Ti and Zr has the effect of increasing the toughness, and Ta of 0.15% or less, Ti of 0.1% or less, and Z
Sufficient effect can be obtained by adding r 0.1% or less alone or in combination.
【0070】本発明に係る耐熱鋼はLa,Ce等の稀土
類元素、Ca,Mg及びYを単独又は複合で0.001
〜0.03%を含むことができる。これらの元素は特に
強力な脱酸となり、また脱硫作用を有し、靭性の向上を
図ることができる。好ましくは0.003〜0.010%
である。The heat-resistant steel according to the present invention contains rare earth elements such as La and Ce, Ca, Mg, and Y alone or in a combination of 0.001.
00.03%. These elements are particularly strong deoxidizers, have a desulfurization action, and can improve toughness. Preferably 0.003-0.010%
It is.
【0071】本発明におけるロータシャフト及び動翼と
静翼の少なくとも初段は620〜630℃の蒸気温度に
対してはC0.09〜0.20%,Si0.15 %以下,
Mn0.05〜1.0%,Cr9.5〜12.5%,Ni
0.1〜1.0%,V0.05〜0.30%,N0.01〜
0.06%,Ta0.02〜0.08%又はTaとNbの
合計量0.02〜0.08%,Mo3.5%以下、好まし
くは1.0%以下、又はNb0.02〜0.08%,Mo
0.5%を越え3.5%以下、好ましくは1.0%未満,
W3.5%以下、好ましくは2〜3.5%,Co2〜4.
5%,B0.001〜0.030%,77% 以上のFe
を有する全焼戻しマルテンサイト組織を有する鋼によっ
て構成されるものが好ましい。また、635〜660℃
の蒸気温度に対しては前述のCo量を5〜8%とし、7
8%以上のFeを有する全焼戻しマルテンサイト組織を
有する鋼によって構成されるのが好ましい。特に、両者
の温度に対してMn量を0.03〜0.2%及びB量を
0.001〜0.01%と少なくすることによって高強度
が得られる。In the present invention, at least the first stage of the rotor shaft and the moving blades and the stationary blades have C0.09 to 0.20% and Si of 0.15% or less for a steam temperature of 620 to 630 ° C.
Mn 0.05-1.0%, Cr 9.5-12.5%, Ni
0.1-1.0%, V0.05-0.30%, N0.01-
0.06%, Ta 0.02 to 0.08% or the total amount of Ta and Nb 0.02 to 0.08%, Mo 3.5% or less, preferably 1.0% or less, or Nb 0.02 to 0.02. 08%, Mo
More than 0.5% and less than 3.5%, preferably less than 1.0%,
W3.5% or less, preferably 2-3.5%, Co2-4.
Fe of 5%, B0.001-0.030%, 77% or more
What is constituted by steel having a fully tempered martensite structure having Also, 635-660 ° C
With respect to the steam temperature of
It is preferably constituted by a steel having a fully tempered martensitic structure with 8% or more Fe. In particular, high strength can be obtained by reducing the Mn amount to 0.03 to 0.2% and the B amount to 0.001 to 0.01% with respect to both temperatures.
【0072】後述の式によって求められるCr当量をロ
ータシャフトに対しては4〜10.5、特に6.5〜9.5が
好ましく、他のものも同様である。The Cr equivalent calculated by the equation described below is preferably 4 to 10.5, particularly 6.5 to 9.5 for the rotor shaft, and the same is true for the others.
【0073】本発明の蒸気タービンの高圧と中圧のロー
タ材は、δフェライト組織が混在すると、疲労強度及び
靭性が低くなるので、組織は均一な焼戻しマルテンサイ
ト組織が好ましい。焼戻しマルテンサイト組織を得るた
めに、前述の式で計算されるCr当量を、成分調整によ
り10以下にしなければならない。Cr当量をあまり低
くするとクリープ破断強度が低下してしまうので、4以
上にしなければならない。特に、Cr当量5〜8が好ま
しい。In the high-pressure and medium-pressure rotor materials for the steam turbine of the present invention, if the δ-ferrite structure is mixed, the fatigue strength and toughness are lowered, so that the structure is preferably a tempered martensite structure. In order to obtain a tempered martensite structure, the Cr equivalent calculated by the above formula must be adjusted to 10 or less by adjusting the composition. If the Cr equivalent is too low, the creep rupture strength will decrease, so it must be 4 or more. In particular, a Cr equivalent of 5 to 8 is preferable.
【0074】本発明のロータは、目標組成とする合金原
料を電気炉で溶解し、カーボン真空脱酸し、金型鋳型に
鋳込み、鍛伸して電極棒を作製する。この電極棒をエレ
クトロスラグ再溶解し、ロータ形状に鍛伸して成型す
る。この鍛伸は、鍛造割れを防ぐために、1150℃以
下の温度で行わなければならない。またこの鍛鋼を焼鈍
熱処理後、1000〜1100℃に加熱し急冷する焼入
れ処理,550〜650℃及び670〜770℃の順序
で2回焼戻しを行うことにより、620℃以上の蒸気中
で使用可能な蒸気タービンロータが製造できる。In the rotor of the present invention, an alloy raw material having a target composition is melted in an electric furnace, carbon vacuum deoxidized, cast in a metal mold and forged to form an electrode rod. The electrode rod is remelted by electroslag and forged into a rotor shape. This forging must be performed at a temperature of 1150 ° C. or lower in order to prevent forging cracks. Also, after this forged steel is annealed, it can be used in steam at 620 ° C or higher by quenching by heating to 1000 to 1100 ° C and quenching, and then tempering twice in the order of 550 to 650 ° C and 670 to 770 ° C. A steam turbine rotor can be manufactured.
【0075】本発明におけるブレード,ノズル,内部ケ
ーシング締付ボルト,中圧部初段ダイヤフラムは真空溶
解によって溶解され、真空下で金型に鋳造され、インゴ
ットが製造される。インゴットは前述と同様の温度で所
定形状に熱間鍛造され、1050〜1150℃で加熱後水冷
又は油焼入れされ、次いで700〜800℃で焼戻し処
理が施され、切削加工によって所望の形状のブレードと
なる。真空溶解は10-1〜10-4mmHg下で行われる。特
に、本発明における耐熱鋼は高圧部及び中圧部のブレー
ド及びノズルの全段に用いることができるが、特に、両
者の初段には必要なものである。The blades, nozzles, inner casing tightening bolts and intermediate pressure part first stage diaphragm in the present invention are melted by vacuum melting and cast in a mold under vacuum to manufacture an ingot. The ingot is hot forged into a predetermined shape at the same temperature as described above, heated at 1050 to 1150 ° C and then water-cooled or oil-quenched, and then tempered at 700 to 800 ° C, and a blade having a desired shape by cutting. Become. Vacuum melting is performed under 10 -1 to 10 -4 mmHg. In particular, the heat-resistant steel in the present invention can be used in all stages of the blade and nozzle in the high pressure region and the medium pressure region, but it is particularly necessary in the first stage of both.
【0076】(2)本発明における低圧蒸気タービンの
最終段ブレードに用いる12%Cr鋼の成分範囲限定理
由について説明する。(2) The reason for limiting the composition range of the 12% Cr steel used for the final stage blade of the low pressure steam turbine in the present invention will be described.
【0077】Cは高い引張強さを得るために最低0.0
8 %必要である。あまりCを多くすると、靭性を低下
させるので0.20% 以下にしなければならない。特
に、0.10〜0.18% が好ましい。より、0.12〜0.
16%が好ましい。C is at least 0.0 in order to obtain high tensile strength.
8% is required. If too much C is added, the toughness will be reduced, so it must be 0.20% or less. Particularly, 0.10 to 0.18% is preferable. From 0.12 to 0.
16% is preferable.
【0078】Siは脱酸剤、Mnは脱硫酸・脱酸剤で鋼
の溶解の際に添加するものであり、少量でも効果があ
る。Siはδフェライト生成元素であり、多量の添加
は、疲労及び靭性を低下させる有害なδフェライト生成
の原因になるので、0.25% 以下にしなければならな
い。なお、カーボン真空脱酸法及びエレクトロスラグ溶
解法などによればSi添加の必要がなく、Si無添加が
よい。特に、0.10% 以下、より0.05%以下が好
ましい。Si is a deoxidizing agent, and Mn is a desulfurizing / deoxidizing agent, which is added when melting steel, and is effective even in a small amount. Si is a δ-ferrite forming element, and the addition of a large amount thereof causes harmful δ-ferrite formation that reduces fatigue and toughness, so it must be made 0.25% or less. According to the carbon vacuum deoxidizing method and the electroslag melting method, it is not necessary to add Si, and Si is not added. Particularly, it is preferably 0.10% or less, more preferably 0.05% or less.
【0079】多量のMnは靭性を低下させるので、0.
9% 以下にすべきである。特に、Mnは脱酸剤として
有効なので、靭性向上の点から0.4%以下、より0.2
%以下が好ましい。Since a large amount of Mn lowers the toughness,
Should be no more than 9%. In particular, Mn is effective as a deoxidizer, so from the viewpoint of improving toughness, it is 0.4% or less, more preferably 0.2
% Or less is preferable.
【0080】Crは耐食性と引張強さを高めるが、13
%以上添加するとδフェライト組織生成の原因になる。
8%より少ないと耐食性と引張強さが不十分なので、C
rは8〜13%に決定された。特に強度の点から10.
5〜12.5%が、より11〜12%好ましい。Cr enhances corrosion resistance and tensile strength, but 13
If it is added in an amount of not less than%, it will cause the formation of δ ferrite structure.
If it is less than 8%, the corrosion resistance and tensile strength are insufficient, so C
The r was determined to be 8-13%. Especially in terms of strength 10.
5 to 12.5% is more preferable, 11 to 12%.
【0081】Moは固溶強化及び析出強化作用によって
引張強さを高める効果がある。Moは引張強さ向上効果
が不十分であり3%以上になるとδフェライト生成原因
になるので1.5〜3.0%に限定される。特に、1.8
〜2.7%、より2.0〜2.5%が好ましい。なお、W
及びCoもMoと同じ様な効果がある。Mo has the effect of increasing the tensile strength by solid solution strengthening and precipitation strengthening actions. Mo has an insufficient effect of improving the tensile strength, and if it exceeds 3%, it causes the formation of δ-ferrite. Therefore, it is limited to 1.5 to 3.0%. Especially 1.8
˜2.7%, more preferably 2.0 to 2.5%. Note that W
And Co also have the same effect as Mo.
【0082】V及びNbは炭化物を析出し引張強さを高
めると同時に靭性向上効果がある。V0.05%,Nb
0.02%以下ではその効果が不十分であり、V0.35
%,Nb0.2%以上ではδフェライト生成の原因とな
る。特にVは0.15〜0.30%、より0.25〜0.30
%、Nbは0.04〜0.15%、より0.06〜0.12
%が好ましい。Nbの代わりにTaを全く同様に添加で
き、複合添加することができる。V and Nb have the effect of improving the toughness while precipitating carbides to increase the tensile strength. V0.05%, Nb
If it is less than 0.02%, the effect is insufficient, and V0.35
%, Nb of 0.2% or more causes the formation of δ ferrite. Especially V is 0.15-0.30%, and more preferably 0.25-0.30
%, Nb is 0.04 to 0.15%, more preferably 0.06 to 0.12.
% Is preferred. Ta can be added in exactly the same manner as Nb instead of Nb, and composite addition can be performed.
【0083】Niは低温靭性を高めと共に、δフェライ
ト生成の防止効果がある。この効果は、Ni2%以下で
は不十分で、3%を越えると添加で効果が飽和する。特
に、2.3〜2.9%が好ましい。より好ましくは2.4
〜2.8%である。Ni has the effect of increasing the low temperature toughness and preventing the formation of δ ferrite. This effect is insufficient if Ni is 2% or less, and is saturated by addition if Ni exceeds 3%. In particular, 2.3 to 2.9% is preferable. More preferably 2.4
~ 2.8%.
【0084】Nは引張強さの向上及びδフェライトの生
成防止に効果があるが0.02% 未満ではその効果が十
分でなく、0.1%を越えると靭性を低下させる。特
に、0.04〜0.08、より0.06〜0.08%の範囲
で優れた特性が得られる。N has an effect of improving the tensile strength and preventing the formation of δ ferrite, but if it is less than 0.02%, the effect is not sufficient, and if it exceeds 0.1%, the toughness is lowered. Particularly, excellent characteristics are obtained in the range of 0.04 to 0.08, and more preferably 0.06 to 0.08%.
【0085】Si,P及びSの低減は、引張強さを損な
わず、低温靭性を高める効果があり、極力低減すること
が望ましい。低温靭性向上の点からSi0.1%以下,
P 0.015%以下,S0.015% 以下が好まし
い。特に、Si0.05%以下,P0.010%以下,S
0.010%以下が望ましい。Sb,Sn及びAsの低
減も、低温靭性を高める効果があり、極力低減すること
が望ましいが、現状製鋼技術レベルの点から、Sb0.
0015%以下,Sn0.01%以下、及びAs0.02%
以下に限定した。特に、Sb0.001%,Sn0.00
5% 及びAs0.01%以下が望ましい。The reduction of Si, P and S has the effect of increasing the low temperature toughness without impairing the tensile strength, and it is desirable to reduce it as much as possible. From the viewpoint of improving low temperature toughness, Si 0.1% or less,
P is preferably 0.015% or less and S is 0.015% or less. Especially, Si 0.05% or less, P 0.010% or less, S
0.010% or less is desirable. The reduction of Sb, Sn and As also has the effect of enhancing the low temperature toughness, and it is desirable to reduce it as much as possible, but from the viewpoint of the current steelmaking technology level, Sb0.
0015% or less, Sn 0.01% or less, and As 0.02%
Limited to the following. In particular, Sb 0.001%, Sn 0.00
5% and As 0.01% or less are desirable.
【0086】さらに、本発明においては、Mn/Ni比
を0.11 以下にするのが好ましい。Further, in the present invention, the Mn / Ni ratio is preferably 0.11 or less.
【0087】本発明材の熱処理は、まず完全なオーステ
ナイトに変態するに十分な温度,最低1000℃,最高
1100℃に均一加熱し、急冷し(好ましくは油冷)、
次いで550〜570℃の温度に加熱保持・冷却し(第
1次焼戻し)、次いで560〜680℃の温度に加熱保
持し第2次焼戻しを行い、全焼戻しマルテンサイト組織
とするものが好ましい。The material of the present invention is heat-treated by uniformly heating it to a temperature sufficient to transform it into complete austenite, a minimum temperature of 1000 ° C. and a maximum temperature of 1100 ° C., followed by rapid cooling (preferably oil cooling).
Next, it is preferable to maintain and cool the temperature to 550 to 570 ° C (primary tempering), and then to heat and maintain the temperature to 560 to 680 ° C to perform the secondary tempering to obtain a fully tempered martensite structure.
【0088】(3)本発明における12重量%Cr系マ
ルテンサイト鋼からなる蒸気タービンロータシャフトは
そのジャーナル部を形成する母材表面に軸受特性の高い
肉盛溶接層を形成することが好ましく、鋼からなる溶接
材を用いて好ましくは3層〜10層の前記肉盛溶接層を
形成し、初層から2層目〜4層目のいずれかまでの前記
溶接材のCr量を順次低下させるとともに、4層目以降
を同じCr量を有する鋼からなる溶接材を用いて溶接
し、前記初層の溶接に用いられる溶接材のCr量を前記
母材のCr量より2〜6重量%程度少なくし、4層目以
降の溶接層のCr量を0.5〜3重量%(好ましくは1〜
2.5重量%)とするものである。(3) In the steam turbine rotor shaft of 12 wt% Cr-based martensitic steel according to the present invention, it is preferable to form a build-up welding layer having high bearing characteristics on the surface of the base material forming the journal portion of the steel. Preferably, 3 to 10 layers of the overlay welding layer are formed by using the welding material consisting of, and the Cr amount of the welding material from the first layer to any of the 2nd to 4th layers is gradually decreased and The fourth and subsequent layers are welded using a welding material made of steel having the same Cr content, and the Cr content of the welding material used for the welding of the first layer is less than the Cr content of the base metal by about 2 to 6% by weight. However, the Cr content of the fourth and subsequent welding layers is 0.5 to 3% by weight (preferably 1 to 3% by weight).
2.5% by weight).
【0089】本発明においては、ジャーナル部の軸受特
性の改善には肉盛溶接が最も安全性が高い点で好まし
い。また、Cr量1〜3%を有する低合金鋼からなるス
リーブの焼ばめ,はめ込みとする構造とすることもでき
る。In the present invention, overlay welding is preferable in terms of the highest safety for improving the bearing characteristics of the journal portion. Further, it is possible to adopt a structure in which a sleeve made of a low alloy steel having a Cr content of 1 to 3% is shrink-fitted or fitted.
【0090】溶接層数を多くして徐々にCr量を下げる
のに3層以上が好ましく、10層以上溶接してもそれ以
上の効果は得られない。一例として最終仕上げで約18
mmの厚さが要求される。このような厚さを形成するには
切削による最終仕上げ代を除いても少なくとも5層の肉
盛溶接層が好ましい。3層目以降は主に焼戻しマルテン
サイト組織を有し、炭化物が析出していることが好まし
い。特に、4層目以降の溶接層の組成として重量で、C
0.01〜0.1%,Si0.3〜1%,Mn0.3〜1.5
%,Cr0.5〜3%,Mo0.1〜1.5%を含み残部
Feからなるものが好ましい。In order to increase the number of weld layers and gradually reduce the amount of Cr, three or more layers are preferable, and even if 10 or more layers are welded, no further effect can be obtained. As an example, the final finish is about 18
mm thickness is required. In order to form such a thickness, it is preferable to use at least five build-up welding layers even if the final finishing allowance by cutting is removed. It is preferable that the third and subsequent layers mainly have a tempered martensite structure and carbides are precipitated. In particular, as the composition of the fourth and subsequent welding layers, by weight, C
0.01-0.1%, Si 0.3-1%, Mn 0.3-1.5
%, Cr 0.5-3%, Mo 0.1-1.5% and the balance Fe.
【0091】(4)本発明の高圧タービン,中圧タービ
ン及び高中圧タービンの内部ケーシング加減弁弁箱,組
合せ再熱弁弁箱,主蒸気リード管,主蒸気入口管,再熱
入口管,高圧タービンノズルボックス,中圧タービン初
段ダイヤフラム,高圧タービン主蒸気入口フランジ,エ
ルボ,主蒸気止め弁を構成するフェライト系耐熱鋼の組
成の限定理由について説明する。(4) High-pressure turbine of the present invention, internal casing of high-pressure turbine and high-intermediate-pressure turbine Control valve box, combined reheat valve box, main steam reed pipe, main steam inlet pipe, reheat inlet pipe, high pressure turbine The reasons for limiting the composition of the ferritic heat-resistant steel that constitutes the nozzle box, the first-stage diaphragm of the medium-pressure turbine, the high-pressure turbine main steam inlet flange, the elbow, and the main steam stop valve will be explained.
【0092】フェライト系耐熱鋳鋼ケーシング材におい
ては、特にNi/W比を0.25 〜0.75に調整する
ことにより、621℃,250kgf/cm2以上の超々臨
界圧タービン高圧及び中圧内部ケーシング並びに主蒸気
止め弁及び加減弁ケーシングに要求される、625℃,
105h クリープ破断強度9kgf/mm2 以上,室温衝撃
吸収エネルギー1kgf−m以上の耐熱鋳鋼ケーシング材
が得られる。In the ferritic heat-resistant cast steel casing material, especially by adjusting the Ni / W ratio to 0.25 to 0.75, an ultra-supercritical turbine high pressure and intermediate pressure inner casing of 621 ° C. and 250 kgf / cm 2 or more is obtained. And the main steam stop valve and control valve casing, 625 ℃,
A heat-resistant cast steel casing material having a 10 5 h creep rupture strength of 9 kgf / mm 2 or more and a room temperature impact absorption energy of 1 kgf-m or more can be obtained.
【0093】本発明フェライト系耐熱鋳鋼ケーシング材
においては、高い高温強度と低温靭性並びに高い疲労強
度を得るために、前述の式で計算されるCr当量を4〜
10に成分調整することが好ましい。In the ferritic heat-resistant cast steel casing material of the present invention, in order to obtain high high temperature strength, low temperature toughness and high fatigue strength, the Cr equivalent calculated by the above-mentioned formula is 4 to.
It is preferable to adjust the components to 10.
【0094】本発明の12Cr耐熱鋼においては、62
1℃以上の蒸気中で使用されるので、625℃,105
hクリープ破断強度9kgf/mm2以上,室温衝撃吸収エ
ネルギー1kgf−m以上にしなければならない。更に、
より高い信頼性を確保するためには、625℃,105
h クリープ破断強度10kgf/mm2 以上,室温衝撃吸
収エネルギー2kgf−m以上であることが好ましい。In the 12Cr heat-resistant steel of the present invention, 62
Since it is used in steam at 1 ℃ or higher, 625 ℃, 10 5
h Creep rupture strength must be 9 kgf / mm 2 or more, and room temperature impact absorption energy must be 1 kgf-m or more. Furthermore,
To secure higher reliability, 625 ℃, 10 5
h It is preferable that the creep rupture strength is 10 kgf / mm 2 or more and the room temperature impact absorption energy is 2 kgf-m or more.
【0095】Cは高い引張強さを得るために0.06%
以上必要な元素であるが、0.16%を越えると高温に
長時間さらされた場合に金属組織が不安定になり長時間
クリープ破断強度を低下させるので、0.06 〜0.1
6%に限定される。特に0.09〜0.14%が好まし
い。C is 0.06% in order to obtain high tensile strength.
The above elements are necessary, but if the content exceeds 0.16%, the metal structure becomes unstable when exposed to high temperature for a long time, and the long-term creep rupture strength decreases, so 0.06 to 0.1
Limited to 6%. In particular, 0.09 to 0.14% is preferable.
【0096】Nはクリープ破断強度の改善及びδフェラ
イト組織の生成防止に効果があるが、0.01%未満で
はその効果が十分でなく、0.1%を越えても顕著な効
果はなく、逆に靭性を低下させると共に、クリープ破断
強度も低下させる。特に0.02〜0.06%が好ましい。N has the effect of improving the creep rupture strength and preventing the formation of the δ ferrite structure, but if it is less than 0.01%, the effect is not sufficient, and if it exceeds 0.1%, there is no remarkable effect. On the contrary, it reduces toughness and also creep rupture strength. In particular, 0.02 to 0.06% is preferable.
【0097】Mnは脱酸剤として添加するものであり、
少量の添加でその効果は達成され、1%を越える多量の
添加はクリープ破断強度を低下させ、特に0.4〜0.7
%が好ましい。Mn is added as a deoxidizer,
The effect is achieved with a small amount of addition, and a large amount of addition exceeding 1% lowers the creep rupture strength, especially in the range of 0.4 to 0.7.
% Is preferred.
【0098】Siも脱酸剤として添加するものである
が、真空C脱酸法などの製鋼技術によれば、Si脱酸は
不要である。またSiを低くすることにより有害なδフ
ェライト組織生成防止効果がある。したがって、添加す
る場合には0.5 %以下に抑える必要があり、特に0.
1〜0.4%が好ましい。Although Si is also added as a deoxidizing agent, Si deoxidizing is not required according to the steelmaking technology such as vacuum C deoxidizing method. Further, by lowering Si, there is an effect of preventing harmful δ ferrite structure generation. Therefore, when adding it, it is necessary to suppress it to 0.5% or less, especially 0.5%.
1 to 0.4% is preferable.
【0099】Vはクリープ破断強度を高める効果がある
が、0.05 %未満ではその効果が不十分で0.35 %
を越えるとδフェライトを生成して疲労強度を低下させ
る。特に、0.15〜0.25%が好ましい。V has the effect of increasing the creep rupture strength, but if it is less than 0.05%, the effect is insufficient and 0.35%.
If it exceeds, δ ferrite is formed to reduce the fatigue strength. Particularly, 0.15 to 0.25% is preferable.
【0100】Nbは高温強度を高めるのに非常に効果的
な元素であるが、あまり多量に添加すると、特に大型鋼
塊では粗大な共晶Nb炭化物が生じ、かえって強度を低
下させたり、疲労強度を低下させるδフェライトを析出
させる原因になるので0.15%以下に抑える必要がある。
また0.01%未満のNbでは効果が不十分である。特
に大型鋼塊の場合は0.02〜0.1%が、より0.04
〜0.08が好ましい。Niは靭性を高め、かつ、δフ
ェライトの生成を防止するのに非常に有効な元素である
が、0.2%未満ではその効果が十分でなく、1.0%を
越える添加はクリープ破断強度を低下させるので好まし
くない。特に0.4〜0.8%が好ましい。Nb is a very effective element for increasing the high temperature strength. However, if added in a too large amount, coarse eutectic Nb carbides are generated especially in a large steel ingot, which rather lowers the strength or increases the fatigue strength. It causes the precipitation of δ-ferrite, which lowers the temperature, so it must be kept to 0.15% or less.
If the Nb content is less than 0.01%, the effect is insufficient. Especially in the case of large steel ingots, 0.02 to 0.1% is more than 0.04.
~ 0.08 is preferred. Ni is a very effective element for enhancing the toughness and preventing the formation of δ ferrite, but if it is less than 0.2%, its effect is not sufficient, and if it exceeds 1.0%, the creep rupture strength is increased. Is lowered, which is not preferable. Particularly, 0.4 to 0.8% is preferable.
【0101】Crは高強度及び高温酸化を改善する効果
がある。12%を越えると有害なδフェライト組織生成
の原因となり、8%より少ないと高温高圧蒸気に対する
耐酸化性が不十分となる。またCr添加は、クリープ破
断強度を高める効果があるが、過剰の添加は有害なδフ
ェライト組織生成及び靭性低下の原因となる。特に8.
0〜10%、より8.5〜9.5%が好ましい。Cr has the effect of improving high strength and high temperature oxidation. If it exceeds 12%, it causes harmful formation of δ ferrite structure, and if it is less than 8%, the oxidation resistance to high temperature and high pressure steam becomes insufficient. Further, addition of Cr has an effect of increasing creep rupture strength, but excessive addition causes harmful δ ferrite structure generation and toughness reduction. Especially 8.
0-10%, more preferably 8.5-9.5%.
【0102】Wは高温長時間強度を顕著に高める効果が
ある。1%より少ないWでは、620〜660℃で使用す
る耐熱鋼としては効果が不十分である。またWが4%を
越えると靭性が低くなる。620℃では1.0〜1.5
%、630℃では1.6〜2.0%、640℃では2.1
〜2.5%、650℃に対しては2.6〜3.0%、66
0℃では3.1〜3.5%が好ましい。W has the effect of significantly increasing the high temperature long-term strength. When W is less than 1%, the effect is insufficient as a heat-resistant steel used at 620 to 660 ° C. Further, if W exceeds 4%, the toughness becomes low. 1.0-1.5 at 620 ° C
%, 1.6-2.0% at 630 ° C, 2.1 at 640 ° C
~ 2.5%, 2.6-3.0% for 650 ° C, 66
It is preferably 3.1 to 3.5% at 0 ° C.
【0103】WとNiとは互いに相関性があり、Ni/
W比を0.25〜0.75とすることにより強度と靭性と
もに高いものが得られる。W and Ni are correlated with each other, and Ni /
By setting the W ratio to 0.25 to 0.75, one having high strength and toughness can be obtained.
【0104】Mo添加は、高温強度向上のために行われ
る。しかし、本発明鋳鋼の様に1%を越えるWを含む場
合には、1.5 %以上のMo添加は靭性及び疲労強度を
低下させるので、1.5 %以下がよく、特に0.4〜0.
8%、より0.55〜0.70%が好ましい。Mo is added to improve the high temperature strength. However, in the case where the cast steel of the present invention contains more than 1% W, the addition of 1.5% or more of Mo lowers the toughness and fatigue strength, so 1.5% or less is preferable, and especially 0.4- 0.
8%, more preferably 0.55 to 0.70%.
【0105】Ta,Ti及びZrの添加は、靭性を高め
る効果があり、Ta0.15%以下,Ti0.1%以下及
びZr0.1%以下の単独または複合添加で十分な効果
が得られる。Taを0.1 %以上添加した場合には、N
bの添加を省略することができる。The addition of Ta, Ti and Zr has the effect of increasing the toughness, and a sufficient effect can be obtained by adding Ta of 0.15% or less, Ti of 0.1% or less and Zr of 0.1% or less alone or in combination. If Ta is added in an amount of 0.1% or more, N
The addition of b can be omitted.
【0106】本発明の耐熱鋳鋼ケーシング材は、δフェ
ライト組織が混在すると、疲労強度及び靭性が低くなる
ので、組織は均一な焼戻しマルテンサイト組織が好まし
い。焼戻しマルテンサイト組織を得るために、前述の式
で計算されるCr当量を、成分調整により10以下にし
なければならない。Cr当量をあまり低くするとクリー
プ破断強度が低下してしまうので、4以上にしなければ
ならない。特に、Cr当量6〜9が好ましい。In the heat-resistant cast steel casing material of the present invention, if the δ ferrite structure is mixed, the fatigue strength and toughness are lowered, so the structure is preferably a tempered martensite structure. In order to obtain a tempered martensite structure, the Cr equivalent calculated by the above formula must be adjusted to 10 or less by adjusting the composition. If the Cr equivalent is too low, the creep rupture strength will decrease, so it must be 4 or more. Particularly, Cr equivalent of 6 to 9 is preferable.
【0107】B添加は高温(620℃以上)クリープ破
断強度を著しく高める。B含有量が0.003%を越え
ると、溶接性が悪くなるため、上限は0.003%に制限さ
れる。特に、大型ケーシングのB含有量の上限は0.0
028%、更に0.0005〜0.0025%が好まし
く、特に0.001〜0.002%が好ましい。Addition of B markedly increases the creep rupture strength at high temperature (620 ° C. or higher). If the B content exceeds 0.003%, the weldability deteriorates, so the upper limit is limited to 0.003%. In particular, the upper limit of the B content of the large casing is 0.0.
028%, more preferably 0.0005 to 0.0025%, particularly 0.001 to 0.002%.
【0108】ケーシングは、620℃以上の高圧蒸気を
カバーしているので、内圧による高応力が作用する。そ
の為、クリープ破壊防止の観点から、10kgf/mm2 以
上の105 hクリープ破断強度が要求される。また、起
動時には、メタル温度が低い時に熱応力が作用するの
で、脆性破壊防止の観点から、1kgf−m以上の室温衝
撃吸収エネルギーが要求される。より高温度側に対して
はCoを10%以下含有させることにより強化が図れ
る。特に、620に対しては1〜2%、630℃に対し
ては2.5〜3.5%、640℃に対しては4〜5%、6
50℃に対しては5.5〜6.5%、660℃に対しては
7〜8%が好ましい。600〜620℃では無添加でも
よい。Since the casing covers high-pressure steam at 620 ° C. or higher, high stress due to the internal pressure acts. Therefore, from the viewpoint of preventing creep fracture, 10 5 h creep rupture strength of 10 kgf / mm 2 or more is required. Further, at the time of start-up, thermal stress acts when the metal temperature is low, and therefore room temperature impact absorption energy of 1 kgf-m or more is required from the viewpoint of preventing brittle fracture. On the higher temperature side, strengthening can be achieved by containing 10% or less of Co. In particular, 1-2% for 620, 2.5-3.5% for 630 ° C, 4-5% for 640 ° C, 6%
5.5 to 6.5% for 50 ° C and 7 to 8% for 660 ° C are preferred. It may be added at 600 to 620 ° C.
【0109】欠陥の少ないケーシングを作製するには、
鋳塊重量50トン前後と大型になるので、高度な製造技
術が要求される。本発明フェライト系耐熱鋳鋼ケーシン
グ材は、目標組成とする合金原料を電気炉で溶解し、と
りべ精錬後、砂型鋳型に鋳込み成形することにより健全
なものが作製できる。鋳込み前に、十分な精錬及び脱酸
を行うことにより、引け巣等の鋳造欠陥の少ないものに
できる。To produce a casing with few defects,
Since the weight of the ingot is as large as about 50 tons, advanced manufacturing technology is required. The ferritic heat-resistant cast steel casing material of the present invention can be made sound by melting an alloy raw material having a target composition in an electric furnace, refining it with a ladle, and then casting it into a sand mold. By performing sufficient refining and deoxidation before casting, it is possible to reduce casting defects such as shrinkage cavities.
【0110】また、前記の鋳鋼を1000〜1150℃
で焼鈍熱処理後、1000〜1100℃に加熱し急冷する焼
準熱処理,550〜750℃及び670〜770℃の順
序で2回焼戻しを行うことにより、621℃以上の蒸気
中で使用可能な蒸気タービンケーシングが製造できる。
焼鈍及び焼準温度は、1000℃以下では炭窒化物を十
分固溶させることができず、あまり高くすると結晶粒粗
大化の原因になる。また、2回焼戻しは、残留オーステ
ナイトを完全に分解させ、均一な焼戻しマルテンサイト
組織にすることができる。上記の製法で作製することに
より、10kgf/mm2以上の625℃,105hクリープ
破断強度と1kgf−m以上の室温衝撃吸収エネルギーが
得られ、620℃以上の蒸気中で使用可能な蒸気タービ
ンケーシングにできる。In addition, the above cast steel is heated to 1000 to 1150 ° C.
A steam turbine that can be used in steam at 621 ° C or higher by performing normalizing heat treatment of heating to 1000 to 1100 ° C and quenching after annealing heat treatment, and tempering twice in the order of 550 to 750 ° C and 670 to 770 ° C. Casing can be manufactured.
If the annealing and normalizing temperature is 1000 ° C. or lower, carbonitride cannot be sufficiently dissolved, and if it is too high, it causes coarsening of crystal grains. Further, the double tempering can completely decompose the retained austenite and form a uniform tempered martensite structure. A steam turbine that can be used in steam at 620 ° C. or higher by producing 625 ° C. and 10 5 h creep rupture strength of 10 kgf / mm 2 or more and room temperature impact absorption energy of 1 kgf-m or more by manufacturing by the above method. Can be made into a casing.
【0111】Oは0.015%を越えると高温強度及び
靭性値を低下させるので、0.015%以下が好まし
く、特に0.010%以下が好ましい。When O exceeds 0.015%, the high temperature strength and toughness value are lowered, so 0.01% or less is preferable, and 0.010% or less is particularly preferable.
【0112】本発明におけるケーシングは前述のCr当
量とし、δフェライト量が5%以下にするのが好まし
く、より0%がよい。The casing in the present invention has the above-mentioned Cr equivalent, and the amount of δ ferrite is preferably 5% or less, more preferably 0%.
【0113】内部ケーシングを鋳鋼によって製造する他
は鍛鋼によって製造するのが好ましい。The inner casing is preferably made of forged steel, as well as cast steel.
【0114】(5)その他 (イ)低圧蒸気タービンロータシャフトは重量で、C
0.2〜0.3%,Si0.1%以下,Mn0.2%以下,
Ni3.2〜4.0%,Cr1.25〜2.25%,Mo0.
1〜0.6%,V0.05〜0.25%を有する全焼戻し
ベーナイト組織を有する低合金鋼が好ましく、前述の高
圧,中圧ロータシャフトと同様の製法によって製造され
るのが好ましい。特に、Si量は0.05%以下,Mn
0.1%以下の他P,S,As,Sb,Sn等の不純物
を極力低めた原料を用い、総量0.025% 以下とする
ように用いられる原材料の不純物の少ないものを使用す
るスーパークリーン化した製造とするのが好ましい。
P,S各0.010%以下,Sn,As0.005%以
下,Sb0.001%以下が好ましい。(5) Others (a) The low-pressure steam turbine rotor shaft is C by weight.
0.2-0.3%, Si 0.1% or less, Mn 0.2% or less,
Ni 3.2-4.0%, Cr 1.25-2.25%, Mo0.
A low alloy steel having a fully tempered bainite structure having 1 to 0.6% and V0.05 to 0.25% is preferable, and is preferably manufactured by the same manufacturing method as the above-described high pressure and medium pressure rotor shaft. Especially, the amount of Si is less than 0.05%, Mn
In addition to 0.1% or less, it uses a raw material with impurities such as P, S, As, Sb, Sn, etc. as low as possible, and the total amount is 0.025% or less. It is preferable to carry out the production.
P and S are preferably 0.010% or less, Sn and As are 0.005% or less, and Sb is 0.001% or less.
【0115】(ロ)低圧タービン用ブレードの最終段以
外及びノズルは、C0.05〜0.2%,Si0.1〜0.
5%,Mn0.2〜1.0%,Cr10〜13%,Mo0.
04〜0.2%を有する全焼戻しマルテンサイト鋼が好
ましい。(B) Except for the final stage of the blade for the low-pressure turbine and the nozzle, C0.05 to 0.2%, Si0.1 to 0.1.
5%, Mn 0.2-1.0%, Cr 10-13%, Mo 0.
Fully tempered martensitic steel with 04-0.2% is preferred.
【0116】(ハ)低圧タービン用内部及び外部ケーシ
ングともにC0.2〜0.3%,Si0.3〜0.7%,M
n1%以下を有する炭素鋳鋼が好ましい。(C) C0.2-0.3%, Si0.3-0.7%, M for both the inner and outer casings for the low-pressure turbine
Carbon cast steel with n1% or less is preferred.
【0117】(ニ)主蒸気止め弁ケーシング及び蒸気加
減弁ケーシングはC0.1〜0.2%,Si0.1〜0.4
%,Mn0.2〜1.0%,Cr8.5〜10.5%,Mo
0.3〜1.0%,W1.0〜3.0%,V0.1〜0.3
%,Nb0.03 〜0.1%,N0.03〜0.08%,
B0.0005〜0.003%を含む全焼戻しマルテンサ
イト鋼が好ましい。(D) Main steam stop valve casing and steam control valve casing are C0.1-0.2%, Si0.1-0.4.
%, Mn 0.2 to 1.0%, Cr 8.5 to 10.5%, Mo
0.3-1.0%, W1.0-3.0%, V0.1-0.3
%, Nb 0.03 to 0.1%, Nb 0.03 to 0.08%,
A fully tempered martensitic steel containing B 0.0005 to 0.003% is preferred.
【0118】(ホ)低圧タービンの最終段動翼として1
2%Cr鋼のほかTi合金が用いられ、特に40インチ
を越える長さに対してはAl5〜8重量%及びV3〜6
重量%を有するTi合金が用いられる。特に、43イン
チにおいてはAl5.5〜 6.5% ,V3.5〜4.5
%とし、46インチではAl4〜7%,V4〜7%及び
Sn1〜3%を有する高強度材がよい。(E) 1 as the final stage rotor blade of the low pressure turbine
In addition to 2% Cr steel, Ti alloy is used, especially for lengths over 40 inches, Al 5-8 wt% and V 3-6.
A Ti alloy with% by weight is used. In particular, at 43 inches, Al 5.5-6.5%, V 3.5-4.5
For 46 inches, a high-strength material having 4 to 7% of Al, 4 to 7% of V, and 1 to 3% of Sn is preferable.
【0119】(ヘ)高圧タービン,中圧タービン及び高
中圧タービン用外部ケーシングにはC0.10〜0.20
%,Si0.05〜0.6%,Mn0.1〜1.0%,Ni
0.1〜0.5%,Cr1〜2.5%,Mo0.5〜1.5
%,V0.1〜0.35%を含み、好ましくはAl0.0
25%以下,B0.0005〜0.004% 及びTi0.0
5〜0.2% の少なくとも一方を含み、全焼戻しベーナ
イト組織を有する鋳鋼によって製造するのが好ましい。
特に、C0.10〜0.18% ,Si0.20〜0.60%,
Mn0.20〜0.50%,Ni0.1〜0.5%,Cr
1.0〜1.5%,Mo0.9〜1.2%,V0.2〜0.3
%,Al0.001〜0.005%,Ti0.045〜0.10
% 及びB0.0005〜0.0020%を含む鋳鋼が好
ましい。より好ましくはTi/Al比が0.5〜10で
ある。(F) C0.10-0.20 for the outer casing for the high-pressure turbine, the intermediate-pressure turbine, and the high-intermediate-pressure turbine.
%, Si 0.05-0.6%, Mn 0.1-1.0%, Ni
0.1-0.5%, Cr1-2.5%, Mo 0.5-1.5
%, V 0.1 to 0.35%, preferably Al 0.0
25% or less, B 0.0005 to 0.004% and Ti0.0
It is preferable to manufacture the cast steel containing at least one of 5 to 0.2% and having a fully tempered bainite structure.
In particular, C 0.10 to 0.18%, Si 0.20 to 0.60%,
Mn 0.20-0.50%, Ni 0.1-0.5%, Cr
1.0 to 1.5%, Mo 0.9 to 1.2%, V 0.2 to 0.3
%, 0.001 to 0.005% of Al, 0.045 to 0.10 of Ti
% And B 0.0005-0.0020%. More preferably, the Ti / Al ratio is from 0.5 to 10.
【0120】(ト)蒸気温度625〜650℃における
高圧,中圧,高中圧タービン(高圧側と中圧側)の初段
ブレードとして重量で、C0.03〜0.20%(好まし
くは0.03〜0.15%),Cr12〜20%,Mo9
〜20%(好ましくは12〜20%),Co12%以下
(好ましくは5〜12%),Al0.5〜1.5%,Ti
1〜3%,Fe5%以下,Si0.3%以下,Mn0.2
%以下,B0.003〜0.015%の他,Mg0.1%以
下,希土類元素0.5%以下,Zr0.5%以下の一種以
上を含むNi基合金が用いられる。以下については0%
も含む。鍛造後、溶体化処理され、700〜870℃で
時効処理される。(G) C0.03 to 0.20% (preferably 0.03 to 20% by weight) as the first stage blade of high-pressure, medium-pressure and high-intermediate-pressure turbines (high-pressure side and medium-pressure side) at a steam temperature of 625 to 650 ° C. 0.15%), Cr12-20%, Mo9
-20% (preferably 12-20%), Co 12% or less (preferably 5-12%), Al 0.5-1.5%, Ti
1-3%, Fe 5% or less, Si 0.3% or less, Mn 0.2
%, B 0.003 to 0.015%, Ni-based alloy containing Mg 0.1% or less, rare earth element 0.5% or less, Zr 0.5% or less. 0% for
Including. After forging, a solution treatment is performed, and an aging treatment is performed at 700 to 870 ° C.
【0121】[0121]
〔実施例1〕表1は蒸気タービン用長翼材に係る12%
Cr鋼の化学組成(重量%)を示すものである。各試料
はそれぞれ150kg真空アーク溶解し、〜1150℃に
加熱し鍛造して実験素材とした。試料No.1は、100
0℃で1h加熱後油焼入れにより室温まで冷却し、次い
で、570℃に加熱し2h保持後室温まで空冷した。N
o.2は、1050℃で1h加熱後油焼入れにより室温ま
で冷却し、次いで、570℃に加熱し2h保持後室温ま
で空冷した。試料No.3〜No.6は、1050℃で1h加熱
後油焼入れにより室温まで冷却し、次いで、560℃に
加熱し2h保持後室温まで空冷し(1次焼戻し)、更に
580℃に加熱し2h保持後室温まで炉冷した(2次焼
戻し)。[Example 1] Table 1 shows 12% of long blade material for steam turbine.
It shows the chemical composition (% by weight) of Cr steel. Each sample was melted in a 150 kg vacuum arc, heated to ˜1150 ° C., and forged to obtain a test material. Sample No. 1 is 100
After heating at 0 ° C. for 1 h, it was cooled to room temperature by oil quenching, then heated at 570 ° C. and kept for 2 h, and then air-cooled to room temperature. N
Regarding o.2, after heating at 1050 ° C. for 1 hour, it was cooled to room temperature by oil quenching, then heated to 570 ° C. and kept for 2 hours, and then air-cooled to room temperature. Samples No. 3 to No. 6 were heated at 1050 ° C. for 1 h, cooled to room temperature by oil quenching, then heated to 560 ° C., held for 2 h, air-cooled to room temperature (primary tempering), and further heated to 580 ° C. After holding for 2 hours, the furnace was cooled to room temperature (secondary tempering).
【0122】表1において、No.3,4及び5は本発明
材、No.6は比較材及びNo.1及び2は、現用の長翼材
である。In Table 1, Nos. 3, 4 and 5 are materials of the present invention, No. 6 is a comparative material, and Nos. 1 and 2 are currently used long blade materials.
【0123】表2はこれら試料の室温の機械的性質を示
す。本発明材(No.3〜5)は、蒸気タービン用長翼材
として要求される引張強さ(120kgf/mm2以上又は1
28.5kgf/mm2以上)及び低温靭性(20℃Vノッチシ
ャルピー衝撃値2.5kgf−m/cm2以上)を十分満足す
ることが確認された。Table 2 shows the room temperature mechanical properties of these samples. The material of the present invention (No. 3 to 5) has a tensile strength (120 kgf / mm 2 or more or 1 or more) required as a long blade material for a steam turbine.
28.5 kgf / mm 2 or more) and low temperature toughness (20 ° C. V notch Charpy impact value of 2.5 kgf-m / cm 2 or more) were sufficiently satisfied.
【0124】これに対し、比較材のNo.1及び6は、蒸
気タービン用長翼に使用するには、引張強さと衝撃値と
で示される値が低い。比較材試番2は、引張強さ及び靭
性が低い。No.5は、衝撃値が3.8kgf−m/cm2と若
干低く、43″以上に対しては4kgf−m/cm2 以上の
要求に若干不足である。On the other hand, the comparative materials No. 1 and 6 are low in tensile strength and impact value when used for long blades for steam turbines. Comparative material trial number 2 has low tensile strength and toughness. No.5 is impact value 3.8kgf-m / cm 2 and slightly lower, for 43 "or more is slightly deficient in 4kgf-m / cm 2 or more requests.
【0125】[0125]
【表1】 [Table 1]
【0126】[0126]
【表2】 [Table 2]
【0127】(Ni−Mo)量と引張強さとの関係は、
本実施例においてはNiとMo量とは同等の含有量で含
有させることによって低温における強度と靭性とをとも
に高めるものであり、両者の含有量の差が大きくなるに
従って強度が低下する傾向を示す。Ni量がMo量より
0.6% 以上少なくなると急激に強度が低下し、逆に
1.0% 以上多くなることによっても急激に強度が低下
する。従って、(Ni−Mo)量を−0.6〜1.0%と
するのが好ましい。The relationship between the (Ni-Mo) content and the tensile strength is
In this embodiment, both Ni and Mo contents are increased in both strength and toughness at low temperatures by containing Ni and Mo in the same amount, and the strength tends to decrease as the difference between the two contents increases. . When the Ni content is less than 0.6% by the Mo content, the strength sharply decreases, and conversely, when the Ni content increases by more than 1.0%, the strength sharply decreases. Therefore, it is preferable to set the amount of (Ni-Mo) to -0.6 to 1.0%.
【0128】また、(Ni−Mo)量と衝撃値との関係
は、(Ni−Mo)量が−0.5%付近で衝撃値が低下す
るがその前後では高い値を示す。As for the relationship between the (Ni-Mo) amount and the impact value, the impact value decreases when the (Ni-Mo) amount is around -0.5%, but shows a high value before and after that.
【0129】試料No.3の室温の引張強さ及び衝撃値に
及ぼす熱処理条件(焼入れ温度及び2次焼戻し温度)の
影響について検討した。焼入れ温度は975〜1125
℃,1次焼戻し温度は550〜560℃、2次焼戻し温
度は560〜590℃である。本発明材は、長翼材とし
て要求される特性(引張強さ≧128.5kgf/mm2,2
0℃Vノッチシャルピー衝撃値≧4kgf−m/cm2)を、
満足することが確認された。引張強さは975℃の焼入
れ温度で128.5kgf/mm2となり、1125℃では1
37kgf/mm2 であった。また、焼戻し温度が550℃
で143kgf/mm2となり、610℃では118kgf/m
m2と低下した。The effect of heat treatment conditions (quenching temperature and secondary tempering temperature) on the tensile strength and impact value at room temperature of Sample No. 3 was examined. Quenching temperature is 975 to 1125
C., the primary tempering temperature is 550 to 560.degree. C., and the secondary tempering temperature is 560 to 590.degree. The material of the present invention has the characteristics required as a long blade material (tensile strength ≧ 128.5 kgf / mm 2 , 2
0 ° C V notch Charpy impact value ≧ 4 kgfm-cm 2 )
It was confirmed to be satisfied. Tensile strength is 128.5 kgf / mm 2 at a quenching temperature of 975 ° C and is 1 at 1125 ° C.
It was 37 kgf / mm 2 . Also, the tempering temperature is 550 ° C.
143kgf / mm 2 and 118kgf / m at 610 ℃
It dropped to m 2 .
【0130】衝撃値は975℃焼入温度では9.7kgf
−m/cm2であるが、1125℃では3kgf−m/cm2
と低下した。焼戻し温度が550℃では3.7kgf−m
/cm2であるが、610℃では6.3kgf−m/cm2と高
くなった。Impact value is 9.7 kgf at 975 ° C. quenching temperature
-M / cm 2 but 3 kgf-m / cm 2 at 1125 ° C
And fell. 3.7kgfm when tempering temperature is 550 ℃
/ Cm 2 , but at 610 ° C., it was as high as 6.3 kgfm-cm 2 .
【0131】図1は引張強さと衝撃値との関係を示す線
図である。本実施例における12%Cr鋼は前述の如く
引張強さ120kgf/mm2 以上及び衝撃値4kgf−m/
cm2以上を有するものが好ましいが、衝撃値(y)が
〔−0.45×(引張強さ)+ 61.5〕によって求めら
れる値以上とするものが特に好ましいものである。FIG. 1 is a diagram showing the relationship between tensile strength and impact value. As described above, the 12% Cr steel in this example has a tensile strength of 120 kgf / mm 2 or more and an impact value of 4 kgf-m /.
Those having a cm 2 or more are preferable, but those having an impact value (y) of not less than the value obtained by [−0.45 × (tensile strength) +61.5] are particularly preferable.
【0132】本発明に係る12%Cr鋼は特に、C+N
b量が0.18〜0.35%で、(Nb/C)比が0.4
5〜1.00,(Nb/N)比が0.8〜3.0が好まし
い。The 12% Cr steel according to the present invention is especially C + N.
b amount is 0.18 to 0.35%, (Nb / C) ratio is 0.4
5 to 1.00 and (Nb / N) ratio of 0.8 to 3.0 are preferable.
【0133】オイルショック後の燃料高騰を契機に、蒸
気条件の向上による熱効率向上を図るため蒸気温度60
0℃〜649℃微粉炭直接燃焼ボイラ及び蒸気タービン
が要求される。このような、蒸気条件のボイラの一例を
表3に示す。In order to improve the thermal efficiency by improving the steam conditions, the steam temperature 60
0 ° C-649 ° C pulverized coal direct combustion boiler and steam turbine are required. Table 3 shows an example of a boiler under such steam conditions.
【0134】[0134]
【表3】 [Table 3]
【0135】大容量化とともに微粉炭燃焼火炉が大型化
し、1050MW級で火炉幅31m,火炉奥行き16
m,1400MW級で火炉幅34m,火炉奥行き18m
となる。With the increase in capacity, the pulverized coal combustion furnace became larger and the 1050 MW class had a furnace width of 31 m and a furnace depth of 16
m, 1400 MW class, furnace width 34 m, furnace depth 18 m
Becomes
【0136】表4は蒸気温度625℃,1050MW蒸
気タービンの主な仕様である。本実施例は、クロスコン
パウンド型4流排気,低圧タービンにおける最終段翼長
が43インチであり、AはHP−IP及びLP2台で3
000r/min 、BはHP−LP及びIP−LPで各々
同じく3000r/min の回転数を有し、高温部におい
ては表に示す主な材料によって構成される。高圧部(H
P)の蒸気温度は625℃,250kgf/cm2 の圧力で
あり、中圧部(IP)の蒸気温度は625℃に再熱器に
よって加熱され、45〜65kgf/cm2 の圧力で運転さ
れる。低圧部(LP)は蒸気温度は400℃で入り、1
00℃以下,722mmHgの真空で復水器に送られる。Table 4 shows the main specifications of a 1050 MW steam turbine with a steam temperature of 625 ° C. In this embodiment, the last stage blade length in a cross-compound type four-flow exhaust, low-pressure turbine is 43 inches, and A is 3 for two HP-IP and LP units.
HP-LP and IP-LP each have a rotation speed of 3000 r / min and B are composed of the main materials shown in the table in the high temperature part. High pressure section (H
The steam temperature of P) is 625 ° C. and a pressure of 250 kgf / cm 2 , and the steam temperature of the medium pressure part (IP) is heated to 625 ° C. by a reheater and operated at a pressure of 45 to 65 kgf / cm 2. . The low pressure section (LP) enters at a steam temperature of 400 ° C,
It is sent to the condenser under a vacuum of 722 mmHg below 00 ° C.
【0137】[0137]
【表4】 [Table 4]
【0138】図2は表4のタービン構成のAにおける高
圧及び中圧蒸気タービンの断面構成図である。高圧蒸気
タービンは高圧内部車室18とその外側の高圧外部車室
19内に高圧動翼16を植設した高圧車軸(高圧ロータ
シャフト)23が設けられる。前述の高温高圧の蒸気は
前述のボイラによって得られ、主蒸気管を通って、主蒸
気入口を構成するフランジ,エルボ25より主蒸気入口
28を通り、ノズルボックス38より初段複流の動翼に
導かれる。初段は複流であり、片側に他8段設けられ
る。これらの動翼に対応して各々静翼が設けられる。動
翼は鞍型ダブティル型式,ダブルティノン,初段翼長約
35mmである。車軸間の長さは約5.8m及び静翼部に
対応する部分で最も小さい部分の直径は約710mmであ
り、直径に対する長さの比は約8.2 である。FIG. 2 is a sectional view of the high-pressure and intermediate-pressure steam turbines of the turbine configuration A shown in Table 4. The high-pressure steam turbine is provided with a high-pressure axle (high-pressure rotor shaft) 23 in which a high-pressure rotor blade 16 is planted in a high-pressure inner casing 18 and a high-pressure outer casing 19 outside thereof. The above-mentioned high-temperature and high-pressure steam is obtained by the above-mentioned boiler, passes through the main steam pipe, passes through the main steam inlet 28 from the flange and elbow 25 constituting the main steam inlet, and is guided from the nozzle box 38 to the first-stage double-flow moving blades. Get burned. The first stage is a double flow, and eight stages are provided on one side. A stationary blade is provided corresponding to each of these moving blades. The blade is a saddle-type dovetil type, double tinon, and the first stage blade length is about 35 mm. The length between the axles is about 5.8 m, the diameter of the smallest part corresponding to the stationary blade part is about 710 mm, and the ratio of the length to the diameter is about 8.2.
【0139】ロータシャフトの初段と最終段の動翼植込
み部分の幅はほぼ等しく、2段目,3〜5段目,6段
目,7〜8段目の5段階で下流側に従って段階的に小さ
くなっており、2段目の植込み部の軸方向の幅は最終段
のそれに対して0.71 倍の大きさである。The widths of the rotor blades at the first stage and the last stage of the rotor shaft are almost equal, and the stages are stepwise according to the downstream side in the fifth stage of the second stage, the third to fifth stages, the sixth stage, and the seventh to eighth stage. It is smaller, and the axial width of the implant in the second stage is 0.71 times as large as that in the final stage.
【0140】ロータシャフトの静翼に対応する部分は動
翼植込み部に対してロータシャフトの直径が小さくなっ
ている。その部分の軸方向の幅は2段目動翼と3段目動
翼との間の幅に対して最終段動翼とその手前の動翼との
間の幅まで段階的に小さくなっており、後者の幅は前者
の幅に対して0.86 倍と小さくなっている。2段目〜
6段目までと、6段目〜9段目までとの2段階で小さく
したものである。In the portion of the rotor shaft corresponding to the stationary blade, the diameter of the rotor shaft is smaller than that of the moving blade embedded portion. The axial width of that portion is gradually reduced from the width between the second-stage rotor blade and the third-stage rotor blade to the width between the final-stage rotor blade and the rotor blade in front of it. The width of the latter is 0.86 times smaller than the width of the former. Second stage ~
The size is reduced in two steps, up to the sixth step and from the sixth step to the ninth step.
【0141】本実施例においては後述する表5に示す材
料を初段ブレード及びノズルを使用した他はいずれも
W,Co及びBを含まない12%Cr系鋼によって構成
したものである。本実施例における動翼の翼部の長さは
初段が35〜50mm、2段目から最終段になるに従って
各段で長くなっており、特に蒸気タービンの出力によっ
て2段から最終段までの長さが65〜180mmであり、
段数は9〜12段で、各段の翼部の長さは下流側が上流
側に対して隣り合う長さで1.10〜1.15の割合で長
くなっているとともに、下流側でその比率が徐々に大き
くなっている。In this example, the materials shown in Table 5 to be described later were all made of 12% Cr type steel containing no W, Co and B except that the first stage blade and nozzle were used. The blade length of the rotor blade in this embodiment is 35 to 50 mm in the first stage and becomes longer in each stage from the second stage to the last stage. Particularly, the length from the second stage to the last stage depends on the output of the steam turbine. Is 65-180mm,
The number of stages is 9 to 12, and the length of the wing portion of each stage is 1.10 to 1.15, which is the length of the downstream side adjacent to the upstream side, and the ratio is Is gradually increasing.
【0142】中圧蒸気タービンは高圧蒸気タービンより
排出された蒸気を再度625℃に再熱器によって加熱さ
れた蒸気によって高圧蒸気タービンと共に発電機を回転
させるもので、3000回/min の回転数によって回転
される。中圧タービンは高圧タービンと同様に中圧内部
車室21と外部車室22とを有し、中圧動翼17と対抗
して静翼が設けられる。動翼17は6段で2流となり、
中圧車軸(中圧ロータシャフト)の長手方向に対しほぼ
対称に左右に設けられる。軸受中心間距離は約5.8m
であり、初段翼長さ約100mm,最終段翼長さ約230
mmである。初段,2段のダブティルは逆クリ型である。
最終段動翼前の静翼に対応するロータシャフトの直径は
約630mmであり、その直径に対する軸受間距離の比は
約9.2 倍である。The medium-pressure steam turbine rotates the generator discharged together with the high-pressure steam turbine by the steam discharged from the high-pressure steam turbine to the temperature of 625 ° C. by the reheater again. Is rotated. The medium-pressure turbine has a medium-pressure inner casing 21 and an outer casing 22 like the high-pressure turbine. The moving blade 17 has two flows in six stages,
It is provided on the left and right almost symmetrically with respect to the longitudinal direction of the medium pressure axle (medium pressure rotor shaft). Bearing center distance is about 5.8m
The first stage blade length is about 100 mm, and the last stage blade length is about 230
mm. The first and second stage dovetails are inverted chestnut type.
The diameter of the rotor shaft corresponding to the stationary blade before the final stage rotor blade is about 630 mm, and the ratio of the bearing distance to the diameter is about 9.2 times.
【0143】本実施例の中圧蒸気タービンのロータシャ
フトは動翼植込み部の軸方向幅が初段から4段,5段及
び最終段に従って3段階で段階的に大きくなっており、
最終段での幅は初段に対して約1.4 倍と大きくなって
いる。In the rotor shaft of the medium-pressure steam turbine of the present embodiment, the axial width of the blade-implanted portion is gradually increased in three stages from the first stage to the fourth stage, the fifth stage, and the final stage.
The width at the final stage is about 1.4 times larger than that at the first stage.
【0144】また、本蒸気タービンのロータシャフトは
静翼部に対応した部分の直径が小さくなっており、その
幅は初段動翼,2〜3段及び最終段動翼側に従って4段
階で段階的に小さくなっており、前者に対する後者の軸
方向の幅が約0.75 倍と小さくなる。Further, in the rotor shaft of the steam turbine, the diameter of the portion corresponding to the stationary blade portion is small, and the width thereof is stepwise in four stages according to the first-stage rotor blade, the second-third stage and the final-stage rotor blade side. The width of the latter in the axial direction is about 0.75 times smaller than that of the former.
【0145】本実施例においては後述する表5に示す材
料を初段ブレード,ノズルに使用される他はW,Co及
びBを含まない12%Cr系鋼が用いられる。本実施例
における動翼の翼部の長さは初段から最終段になるに従
って各段で長くなっており、蒸気タービンの出力によっ
て初段から最終段までの長さが60〜300mmで、6〜
9段で、各段の翼部の長さは下流側が上流側に対して隣
り合う長さで1.1〜1.2の割合で長くなっている。In this example, the materials shown in Table 5 described later are used for the first stage blade and nozzle, and 12% Cr type steel containing no W, Co and B is used. The length of the blade portion of the moving blade in this embodiment becomes longer at each stage from the first stage to the last stage, and the length from the first stage to the last stage is 60 to 300 mm depending on the output of the steam turbine, and is 6 to
In the 9 stages, the length of the blades in each stage is such that the downstream side is adjacent to the upstream side at a ratio of 1.1 to 1.2.
【0146】動翼の植込み部は静翼に対応する部分に比
較して直径が大きくなっており、その幅は動翼の翼部長
さの大きい程その植込み幅は大きくなっている。その幅
の動翼の翼部長さに対する比率は初段から最終段で0.
35〜0.8であり、初段から最終段になるに従って段
階的に小さくなっている。The diameter of the implanting portion of the moving blade is larger than that of the portion corresponding to the stationary blade, and the width thereof becomes larger as the blade length of the moving blade increases. The ratio of the width to the blade length of the rotor blade is 0.1 in the first stage to the last stage.
It is 35 to 0.8, and gradually decreases from the first stage to the last stage.
【0147】図3は低圧タービンの断面図である。低圧
タービンは2基タンデムに結合され、ほぼ同じ構造を有
している。各々動翼41は左右に8段あり、左右ほぼ対
称になっており、また動翼に対応して静翼42が設けら
れる。最終段の動翼長さは43インチあり、表1のNo.
7の12%Cr鋼が使用され、図4に示すダブルティノ
ン,鞍型ダブティルを有し、ノズルボックス44は複流
型である。ロータシャフト43はNi3.75%,Cr
1.75%,Mo0.4%,V0.15%,C0.25%
,Si0.05%,Mn0.10%,残Feからなるス
ーパークリーン材の全焼戻しベーナイト組織を有する鍛
鋼が用いられる。最終段以外の動翼及び静翼にはいずれ
もMoを0.1 %含有する12%Cr鋼が用いられる。
内外部ケーシング材にはC0.25 %の鋳鋼が用いられ
る。本実施例における軸受43での中心間距離は750
0mmで、静翼部に対応するロータシャフトの直径は約12
80mm,動翼植込み部での直径は2275mmである。この
ロータシャフト直径に対する軸受中心間の距離は約5.
9 である。FIG. 3 is a sectional view of the low pressure turbine. The low-pressure turbine is connected in two tandems and has almost the same structure. Each of the moving blades 41 has eight stages on the left and right, and is substantially symmetrical to the left and right, and a stationary blade 42 is provided corresponding to the moving blades. The blade length of the last stage is 43 inches.
No. 7 12% Cr steel is used, and it has the double tinon and saddle type dovetail shown in FIG. 4, and the nozzle box 44 is a double flow type. The rotor shaft 43 is Ni 3.75%, Cr
1.75%, Mo 0.4%, V 0.15%, C 0.25%
Forged steel having a fully tempered bainite structure of a super clean material consisting of Ni, Si 0.05%, Mn 0.10%, and residual Fe is used. A 12% Cr steel containing 0.1% Mo is used for both the moving blades and the stationary blades other than the last stage.
For the inner and outer casing materials, C0.25% cast steel is used. The center-to-center distance of the bearing 43 in this embodiment is 750.
0mm, the rotor shaft diameter corresponding to the stator vane is about 12
The diameter at the blade implantation part is 2275 mm. The distance between the bearing centers for this rotor shaft diameter is about 5.
9.
【0148】図4は1092mm(43″)長翼の斜視図
である。51は、高速蒸気が突き当たる翼部、52はロ
ータシャフトへの翼植え込み部、53は翼の遠心力を支
えるためのピンを挿入する穴、54は蒸気中の水滴によ
るエロージョンを防止するためのエロージョンシールド
(Co基合金のステライト板を溶接で接合)、57はカ
バーである。本実施例においては全体一体の鍛造後に切
削加工によって形成されたものである。尚、カバー57
は機械的に一体に形成することもできる。4 is a perspective view of a 1092 mm (43 ″) long wing. 51 is a wing portion against which high-speed steam impinges, 52 is a blade implantation portion on a rotor shaft, and 53 is a pin for supporting centrifugal force of the blade. Is a hole for inserting an erosion shield, 54 is an erosion shield for preventing erosion due to water droplets in steam (welding a stellite plate of a Co-based alloy), and 57 is a cover. The cover 57 is formed by processing.
Can be formed mechanically integrally.
【0149】43″長翼は、エレクトロスラグ再溶解法
により溶製し、鍛造熱・処理を行ったものである。鍛造
は850〜1150℃の温度範囲内で、熱処理は前述し
た条件で行った。表1のNo.7はこの長翼材の化学組成
(重量%)を示す。この長翼の金属組織は全焼戻しマル
テンサイト組織であった。The 43 "long blade was manufactured by electroslag remelting method and subjected to forging heat / treatment. Forging was performed within a temperature range of 850 to 1150 ° C, and heat treatment was performed under the above-mentioned conditions. No. 7 in Table 1 shows the chemical composition (% by weight) of the long blade material.The metal structure of the long blade material was a fully tempered martensite structure.
【0150】表1のNo.7には室温引張及び20℃Vノ
ッチシャルピー衝撃値を示す。本43″長翼の機械的性
質は、要求される特性,引張強さ128.5kgf/mm2以
上,20℃Vノッチシャルピー衝撃値4kgf−m/cm2
以上を有し、十分満足することが確認された。Table 1 No. 7 shows room temperature tensile and 20 ° C. V notch Charpy impact values. The mechanical properties of this 43 ″ long blade are the required properties, tensile strength of 128.5 kgf / mm 2 or more, 20 ° C. V-notch Charpy impact value of 4 kgf-m / cm 2
It was confirmed that the above was satisfied, and that it was sufficiently satisfied.
【0151】本実施例の低圧タービンは動翼植込み部の
軸方向の幅が初段〜3段,4段,5段,6〜7段及び8
段の4段階で徐々に大きくなっており、最終段の幅は初
段の幅に比べ約6.8 倍と大きくなっている。In the low-pressure turbine of the present embodiment, the axial width of the blade-implanted portion is from the first stage to the third stage, the fourth stage, the fifth stage, the sixth stage to the seventh stage and the eighth stage.
The width gradually increases in the four stages, and the width of the final stage is about 6.8 times larger than the width of the first stage.
【0152】また、静翼部に対応する部分の直径は小さ
くなっており、その部分の軸方向の幅は初段動翼側から
5段目,6段目及び7段目の3段階で徐々に大きくなっ
ており、最終段側の幅は初段と2段の間に対して約2.
5 倍大きくなっている。Further, the diameter of the portion corresponding to the stationary blade portion is small, and the axial width of that portion is gradually increased in the three stages of the fifth, sixth and seventh stages from the first stage moving blade side. The width of the last stage is about 2.
It is 5 times bigger.
【0153】本実施例における動翼は6段であり、その
翼部長さは初段の約3″から43″の最終段になるに従
って各段で長くなっており、蒸気タービンの出力によっ
て初段から最終段の長さが80〜1100mmで、8段又
は9段で、各段の翼部長さは下流側が上流側に対して隣
り合う長さで1.2〜1.8倍の割合で長くなっている。The moving blades in this embodiment have six stages, and the length of the blades increases at each stage from the initial stage of about 3 "to the final stage of 43". The length of the stage is 80 to 1100 mm, 8 stages or 9 stages, and the blade length of each stage becomes 1.2 to 1.8 times as long as the downstream side is adjacent to the upstream side. There is.
【0154】動翼の植込み部は静翼に対応する部分に比
較して直径が大きくなっており、その幅は動翼の翼部長
さの大きい程その植込み幅は大きくなっている。その幅
の動翼の翼部長さに対する比率は初段から最終段で0.
15〜0.91であり、初段から最終段になるに従って
段階的に小さくなっている。The diameter of the implanting portion of the moving blade is larger than that of the portion corresponding to the stationary blade, and the width of the implanting portion increases as the blade length of the moving blade increases. The ratio of the width to the blade length of the rotor blade is 0.1 in the first stage to the last stage.
It is 15 to 0.91 and gradually decreases from the first stage to the last stage.
【0155】また、各静翼に対応する部分のロータシャ
フトの幅は初段と2段目との間から最終段とその手前と
の間までの各段で段階的に大きくなっている。その幅の
動翼の翼部長さに対する比率は0.25〜1.25で上流
側から下流側になるに従って小さくなっている。Further, the width of the rotor shaft in the portion corresponding to each vane is gradually increased in each stage from the first stage and the second stage to the final stage and the front thereof. The ratio of the width to the blade length of the moving blade is 0.25 to 1.25 and becomes smaller from the upstream side to the downstream side.
【0156】本実施例の他、高圧蒸気タービン及び中圧
蒸気タービンへの蒸気入口温度610℃,2基の低圧蒸気
タービンへの蒸気入口温度385℃とする1000MW
級大容量発電プラントに対しても同様の構成とすること
ができる。In addition to this embodiment, the steam inlet temperature to the high-pressure steam turbine and the medium-pressure steam turbine is 610 ° C., and the steam inlet temperature to the two low-pressure steam turbines is 385 ° C.
A similar configuration can be applied to a large-scale large-capacity power plant.
【0157】本実施例における高温高圧蒸気タービンプ
ラントは主として石炭専焼ボイラ,高圧タービン,中圧
タービン,低圧タービン2台,復水器,復水ポンプ,低
圧給水加熱器系統,脱気器,昇圧ポンプ,給水ポンプ,
高圧給水加熱器系統などより構成されている。すなわ
ち、ボイラで発生した超高温高圧蒸気は高圧タービンに
入り動力を発生させたのち再びボイラにて再熱されて中
圧タービンへ入り動力を発生させる。この中圧タービン
排気蒸気は、低圧タービンに入り動力を発生させた後、
復水器にて凝縮する。この凝縮液は復水ポンプにて低圧
給水加熱器系統,脱気器へ送られる。この脱気器にて脱
気された給水は昇圧ポンプ,給水ポンプにて高圧給水加
熱器へ送られ昇温された後、ボイラへ戻る。The high-temperature high-pressure steam turbine plant in this embodiment is mainly a coal-fired boiler, high-pressure turbine, medium-pressure turbine, two low-pressure turbines, condenser, condensate pump, low-pressure feed water heater system, deaerator, booster pump. , Water supply pump,
It is composed of a high-pressure feed water heater system. That is, the ultra-high-temperature and high-pressure steam generated in the boiler enters the high-pressure turbine to generate power, is reheated again in the boiler, and enters the medium-pressure turbine to generate power. This medium-pressure turbine exhaust steam enters the low-pressure turbine and generates power,
Condensate in the condenser. This condensate is sent to the low pressure feed water heater system and deaerator by a condensate pump. The feed water deaerated by the deaerator is sent to the high-pressure feed water heater by the booster pump and the feed water pump, heated, and then returned to the boiler.
【0158】ここで、ボイラにおいて給水は節炭器,蒸
発器,過熱器を通って高温高圧の蒸気となる。また一
方、蒸気を加熱したボイラ燃焼ガスは節炭器を出た後、
空気加熱器に入り空気を加熱する。ここで、給水ポンプ
の駆動には中圧タービンからの抽気蒸気にて作動する給
水ポンプ駆動用タービンが用いられている。In the boiler, the feed water passes through the economizer, the evaporator and the superheater to become high temperature and high pressure steam. On the other hand, the boiler combustion gas that heated the steam, after leaving the economizer,
Enter the air heater to heat the air. Here, a water supply pump driving turbine that operates with the extracted steam from the intermediate pressure turbine is used to drive the water supply pump.
【0159】このように構成された高温高圧蒸気タービ
ンプラントにおいては、高圧給水加熱器系統63を出た
給水の温度が従来の火力プラントにおける給水温度より
もはるかに高くなっているため、必然的にボイラ内の節
炭器を出た燃焼ガスの温度も従来のボイラに比べてはる
かに高くなってくる。このため、このボイラ排ガスから
の熱回収をはかりガス温度を低下させないようにする。In the high-temperature and high-pressure steam turbine plant configured as described above, the temperature of the feed water leaving the high-pressure feed water heater system 63 is inevitably higher than the feed water temperature in the conventional thermal power plant. The temperature of the combustion gas leaving the economizer inside the boiler is also much higher than that of the conventional boiler. For this reason, heat is recovered from the boiler exhaust gas so as not to lower the gas temperature.
【0160】尚、本実施例に代えて同じ高圧タービン,
中圧タービン及び1基又は2基の低圧タービンをタンデ
ムに連結し、1台の発電機を回転させて発電するタンデ
ムコンパウンド型発電プラントとしても同様に構成する
ことができる。本実施例の如く、出力1050MW級の
発電機においてはその発電機シャフトとしてはより高強
度のものが用いられる。特に、C0.15〜0.30%,
Si0.1〜0.3%,Mn0.5%以下,Ni3.25〜
4.5%,Cr2.05〜3.0%,Mo0.25〜0.6
0%,V0.05〜0.20%を含有する全焼戻しベーナ
イト組織を有し、室温引張強さ93kgf/mm2以上,特
に100kgf/mm2以上,50%FATTが0℃以下、
特に−20℃以下とするものが好ましく、21.2KG
における磁化力が985AT/cm以下とするもの、不純
物としてのP,S,Sn,Sb,Asの総量を0.02
5%以下,Ni/Cr比を2.0以下とするものが好ま
しい。Incidentally, instead of the present embodiment, the same high-pressure turbine,
The medium pressure turbine and one or two low pressure turbines may be connected in a tandem, and a tandem compound power generation plant that rotates one generator to generate electricity may be similarly configured. As in the present embodiment, in a generator having an output of 1050 MW class, a higher strength generator shaft is used. In particular, C 0.15 to 0.30%,
Si 0.1-0.3%, Mn 0.5% or less, Ni 3.25-
4.5%, Cr 2.05-3.0%, Mo 0.25-0.6
0% has a fully tempered bainite structure containing V0.05~0.20% at room temperature tensile strength of 93kgf / mm 2 or more, particularly 100 kgf / mm 2 or more, 50% FATT is 0 ℃ or less,
Especially, it is preferable that the temperature is -20 ° C or lower, and 21.2KG
Magnetizing force at 985 AT / cm or less, and the total amount of P, S, Sn, Sb and As as impurities is 0.02.
It is preferable that the Ni / Cr ratio is 5% or less and the Ni / Cr ratio is 2.0 or less.
【0161】高圧タービンシャフトは多段側の初段ブレ
ード植設部を中心に9段のブレードが植設される構造で
ある。中圧タービンシャフトは多段ブレードが左右に各
6段ほぼ対称にブレード植設部が設けられ、ほぼ中心を
境にしたものである。低圧タービン用ロータシャフトは
図示されていないが、高圧,中圧,低圧タービンのいず
れのロータシャフトにおいても中心孔が設けられ、この
中心孔を通して超音波検査,目視検査及びけい光探傷に
よって欠陥の有無が検査される。また、外表面から超音
波検査により行うことができ、中心孔が無でもよい。The high-pressure turbine shaft has a structure in which nine stages of blades are planted around the first-stage blade planting portion on the multistage side. The intermediate-pressure turbine shaft has multi-stage blades having left and right six-stage blade-implanted portions that are substantially symmetrical, with the center being the boundary. Although the low-pressure turbine rotor shaft is not shown, a center hole is provided in each of the high-pressure, medium-pressure, and low-pressure turbine rotor shafts, and whether there is a defect through ultrasonic inspection, visual inspection, or fluorescent flaw detection through the center hole. Is inspected. Further, it can be performed by ultrasonic inspection from the outer surface, and the central hole may be omitted.
【0162】表5は本実施例の高圧タービン,中圧ター
ビン及び低圧タービンの主要部に用いた化学組成(重量
%)を示す。本実施例においては、高圧部及び中圧部の
高温部を全部フェライト系の結晶構造を有する熱膨張係
数約12×10-6/℃のものにしたので、熱膨張係数の
違いによる問題は全くなかった。Table 5 shows the chemical composition (% by weight) used for the main parts of the high pressure turbine, the intermediate pressure turbine and the low pressure turbine of this embodiment. In the present embodiment, the high temperature part and the high temperature part of the medium pressure part were all made to have a thermal expansion coefficient of about 12 × 10 −6 / ° C. having a ferrite-based crystal structure, so that there is no problem due to the difference in thermal expansion coefficient. There wasn't.
【0163】高圧タービン及び中圧タービンのロータシ
ャフトは、表5に記載の耐熱鋳鋼を電気炉で30トン溶
解し、カーボン真空脱酸し、金型鋳型に鋳込み、鍛伸し
て電極棒を作製し、この電極棒として鋳鋼の上部から下
部に溶解するようにエレクトロスラグ再溶解し、ロータ
形状(直径1050mm,長さ3700mm)に鍛伸して成
型した。この鍛伸は、鍛造割れを防ぐために、1150
℃以下の温度で行った。またこの鍛鋼を焼鈍熱処理後、
1050℃に加熱し水噴霧冷却焼入れ処理,570℃及
び690℃で2回焼戻しを行い、図5及び図6に示す形
状に切削加工によって得たものである。本実施例におい
てはエレクトロスラグ鋼塊の上部側を初段翼側にし、下
部を最終段側にするようにした。For rotor shafts of high-pressure turbines and medium-pressure turbines, 30 tons of heat-resistant cast steel shown in Table 5 was melted in an electric furnace, carbon vacuum deoxidized, cast in a metal mold and forged to prepare electrode rods. Then, as this electrode rod, electroslag was remelted so as to be melted from the upper part to the lower part of cast steel, and forged into a rotor shape (diameter 1050 mm, length 3700 mm) and molded. This forging is 1150 to prevent forging cracking.
It was performed at a temperature of ℃ or less. Also, after annealing this forged steel,
It was obtained by heating to 1050 ° C., quenching with water spray cooling, tempering twice at 570 ° C. and 690 ° C., and cutting into the shape shown in FIGS. 5 and 6. In the present embodiment, the upper side of the electroslag steel ingot is the first-stage blade side and the lower side is the final-stage side.
【0164】高圧部及び中圧部のブレード及びノズル
は、同じく表5に記載の耐熱鋼を真空アーク溶解炉で溶
解し、ブレード及びノズル素材形状(幅150mm,高さ
50mm,長さ1000mm)に鍛伸して成型した。この鍛
伸は、鍛造割れを防ぐために、1150℃以下の温度で
行った。またこの鍛鋼を1050℃に加熱し油焼入れ処
理,690℃で焼戻しを行い、次いで所定形状に切削加
工したものである。For the blades and nozzles of the high pressure portion and the medium pressure portion, the heat resistant steels listed in Table 5 were melted in a vacuum arc melting furnace to obtain blade and nozzle material shapes (width 150 mm, height 50 mm, length 1000 mm). Forged and molded. This forging was performed at a temperature of 1150 ° C. or lower in order to prevent forging cracks. Further, this forged steel is heated to 1050 ° C., oil-quenched, tempered at 690 ° C., and then cut into a predetermined shape.
【0165】高圧部及び中圧部の内部ケーシング,主蒸
気止め弁ケーシング及び蒸気加減弁ケーシングは、表5
に記載の耐熱鋳鋼を電気炉で溶解し、とりべ精錬後、砂
型鋳型に鋳込み作製した。鋳込み前に、十分な精錬及び
脱酸を行うことにより、引け巣等の鋳造欠陥のないもの
ができた。このケーシング材を用いた溶接性評価は、J
IS Z3158に準じて行った。予熱,パス間及び後
熱開始温度は200℃に、後熱処理は400℃×30分
にした。本発明材には溶接割れが認められず、溶接性が
良好であった。Table 5 shows the inner casing of the high pressure part and the intermediate pressure part, the main steam stop valve casing and the steam control valve casing.
The heat-resistant cast steel described in 1 above was melted in an electric furnace, and after ladle refining, cast into a sand mold to produce. By performing sufficient refining and deoxidation before casting, it was possible to obtain a product having no casting defects such as shrinkage cavities. Weldability evaluation using this casing material is J
It carried out according to IS Z3158. The preheating, inter-pass and post-heating start temperatures were 200 ° C., and the post-heat treatment was 400 ° C. × 30 minutes. No weld crack was observed in the material of the present invention, and the weldability was good.
【0166】[0166]
【表5】 [Table 5]
【0167】表6は、上述したフェライト系鋼製高温蒸
気タービン主要部材を切断調査した機械的性質及び熱処
理条件を示す。Table 6 shows the mechanical properties and heat treatment conditions of the above-mentioned ferritic steel high temperature steam turbine main members which were cut and investigated.
【0168】このロータシャフトの中心部を調査した結
果、高圧,中圧タービンロータに要求される特性(62
5℃,105h強度≧10kgf/mm2,20℃衝撃吸収エ
ネルギー≧1.5kgf−m)を十分満足することが確認さ
れた。これにより、620℃以上の蒸気中で使用可能な
蒸気タービンロータが製造できることが実証された。ま
たこのブレードの特性を調査した結果、高圧,中圧ター
ビンの初段ブレードに要求される特性(625℃,10
5h強度≧15kgf/mm2)を十分満足することが確認さ
れた。これにより、620℃以上の蒸気中で使用可能な
蒸気タービンブレードが製造できることが実証された。As a result of investigating the center portion of this rotor shaft, the characteristics required for the high-pressure and medium-pressure turbine rotor (62
It was confirmed that 5 ° C., 10 5 h strength ≧ 10 kgf / mm 2 , 20 ° C. shock absorption energy ≧ 1.5 kgf-m) were sufficiently satisfied. This proves that a steam turbine rotor that can be used in steam at 620 ° C. or higher can be manufactured. In addition, as a result of investigating the characteristics of this blade, the characteristics required for the first stage blade of a high-pressure and medium-pressure turbine (625 ° C, 10
It was confirmed that 5 h strength ≧ 15 kgf / mm 2 ) was sufficiently satisfied. This demonstrates that a steam turbine blade that can be used in steam at 620 ° C. or higher can be manufactured.
【0169】さらにこのケーシングの特性を調査した結
果、高圧,中圧タービンケーシングに要求される特性
(625℃,105h強度≧10kgf/mm2,20℃衝撃
吸収エネルギー≧1kgf−m)を十分満足することと溶
接可能であることが確認された。これにより、620℃
以上の蒸気中で使用可能な蒸気タービンケーシングが製
造できることが実証された。Further, as a result of investigating the characteristics of this casing, the characteristics (625 ° C., 10 5 h strength ≧ 10 kgf / mm 2 , 20 ° C. shock absorption energy ≧ 1 kgf-m) required for high-pressure and medium-pressure turbine casings are sufficiently satisfied. It was confirmed that it was satisfactory and that welding was possible. By this, 620 ℃
It was demonstrated that a steam turbine casing usable in the above steam can be manufactured.
【0170】[0170]
【表6】 [Table 6]
【0171】本実施例においては、ロータシャフトのジ
ャーナル部にCr−Mo低合金鋼を肉盛溶接し、軸受特
性を改善させた。肉盛溶接は次の通りである。In this example, Cr-Mo low alloy steel was overlay welded to the journal portion of the rotor shaft to improve the bearing characteristics. The overlay welding is as follows.
【0172】供試溶接棒として被覆アーク溶接棒(直径
4.0φ)を用いた。その溶接棒を用いて溶接したもの
の溶着金属の化学組成(重量%)を表7に示す。この溶
着金属の組成は溶接材の組成とほぼ同じである。A coated arc welding rod (diameter 4.0φ) was used as a test welding rod. Table 7 shows the chemical composition (% by weight) of the deposited metal that was welded using the welding rod. The composition of the deposited metal is almost the same as the composition of the welding material.
【0173】溶接条件は溶接電流170A,電圧24
V,速度26cm/min である。The welding conditions are welding current 170 A and voltage 24.
V, speed is 26 cm / min.
【0174】[0174]
【表7】 [Table 7]
【0175】肉盛溶接を上述の供試母材表面に表8に示
すごとく、各層ごとに使用溶接棒を組合せて、8層の溶
接を行った。各層の厚さは3〜4mmであり、全厚さは約
28mmであり、表面を約5mm研削した。Overlay welding was carried out on the surface of the above-mentioned base metal, as shown in Table 8, by combining the welding rods used for each layer and welding eight layers. The thickness of each layer was 3-4 mm, the total thickness was about 28 mm, and the surface was ground about 5 mm.
【0176】溶接施工条件は、予熱,パス間,応力除去
焼鈍(SR)開始温度が250〜350℃及びSR処理
条件は630℃×36時間保持である。The welding conditions are preheating, between passes, the stress relief annealing (SR) start temperature is 250 to 350 ° C., and the SR treatment condition is 630 ° C. × holding for 36 hours.
【0177】[0177]
【表8】 [Table 8]
【0178】溶接部の性能を確認するために板材に同様
に肉盛溶接し、160゜の側曲げ試験を行ったが、溶接
部に割れは認められなかった。In order to confirm the performance of the welded portion, overlay welding was similarly performed on the plate material and a side bending test at 160 ° was conducted, but no crack was observed in the welded portion.
【0179】更に、本発明における回転による軸受摺動
試験を行ったが、いずれも軸受に対する悪影響もなく、
耐酸化性に対しても優れたものであった。Further, a bearing sliding test by rotation according to the present invention was carried out.
It was also excellent in oxidation resistance.
【0180】本実施例に代えて高圧蒸気タービン,中圧
蒸気タービン及び1基又は2基の低圧蒸気タービンをタ
ンデムに結合し、3600回転としたタンデム型発電プ
ラント及び表4のタービン構成Bにおいても本実施例の
高圧タービン,中圧タービン及び低圧タービンを同様に
組合せて構成できるものである。In place of the present embodiment, a high pressure steam turbine, an intermediate pressure steam turbine and one or two low pressure steam turbines are connected in tandem, and a tandem type power plant having 3600 rotations and a turbine configuration B in Table 4 are also used. The high-pressure turbine, the intermediate-pressure turbine, and the low-pressure turbine of this embodiment can be similarly combined and configured.
【0181】〔実施例2〕表9は蒸気温度600℃,6
00MW蒸気タービンの主な仕様である。本実施例は、
タンデムコンパウンドダブルフロー型,低圧タービンに
おける最終段翼長が43インチであり、HP・IP一体
型及びLP1台(C)又は2台(D)で3000r/mi
n の回転数を有し、高温部においては表に示す主な材料
によって構成される。高圧部(HP)の蒸気温度は60
0℃,250kgf/cm2の圧力であり、中圧部(IP)
の蒸気温度は600℃に再熱器によって加熱され、45
〜65kgf/cm2 の圧力で運転される。低圧部(LP)
は蒸気温度は400℃で入り、100℃以下,722mm
Hgの真空で復水器に送られる。Example 2 Table 9 shows steam temperatures of 600 ° C. and 6
The main specifications of the 00MW steam turbine. In this embodiment,
Tandem compound double flow type, last stage blade length in low pressure turbine is 43 inches, HP / IP integrated type and 3000r / mi with 1 LP (C) or 2 LPs (D)
It has a rotation speed of n and is composed of the main materials shown in the table at high temperatures. Steam temperature of high pressure part (HP) is 60
0 ° C, 250 kgf / cm 2 pressure, intermediate pressure part (IP)
The steam temperature of the product was heated to 600 ° C by a reheater,
It is operated at a pressure of ~ 65 kgf / cm 2 . Low pressure part (LP)
Steam temperature is 400 ℃, below 100 ℃, 722mm
It is sent to a condenser with Hg vacuum.
【0182】[0182]
【表9】 [Table 9]
【0183】図7は高圧中圧一体型蒸気タービンの断面
構成図及び図8はそのロータシャフトの断面図である。
高圧側蒸気タービンは内部車室18とその外側の外部車
室19内に高圧側動翼16を植設した高中圧車軸(高圧
ロータシャフト)23が設けられる。前述の高温高圧の
蒸気は前述のボイラによって得られ、主蒸気管を通っ
て、主蒸気入口を構成するフランジ,エルボ25より主
蒸気入口28を通り、ノズルボックス38より初段の動
翼に導かれる。動翼は図中左側の高圧側に8段及び(図
中右側約半分の)中圧側に6段設けられる。これらの動
翼に対応して各々静翼が設けられる。動翼は鞍型又はゲ
タ型,ダブティル型式,ダブルティノン,高圧側初段翼
長約40mm,中圧側初段翼長が100mmである。軸受4
3間の長さは約6.7 m及び静翼部に対応する部分で最
も小さい部分の直径は約740mmであり、直径に対する
長さの比は約9.0 である。FIG. 7 is a sectional view of a high-pressure and intermediate-pressure integrated steam turbine, and FIG. 8 is a sectional view of its rotor shaft.
The high-pressure side steam turbine is provided with a high-to-medium pressure axle (high-pressure rotor shaft) 23 in which the high-pressure side moving blades 16 are implanted in the inner casing 18 and the outer casing 19 outside thereof. The high-temperature and high-pressure steam is obtained by the boiler, passes through the main steam pipe, passes through the main steam inlet 28 through the flange and elbow 25 constituting the main steam inlet, and is guided from the nozzle box 38 to the first stage rotor blades. . The rotor blades are provided in eight stages on the high pressure side on the left side in the figure and six stages on the medium pressure side (about half of the right side in the figure). A stationary blade is provided corresponding to each of these moving blades. The blades are saddle type, getter type, dovetail type, double tinon, high pressure side first stage blade length is about 40 mm, and medium pressure side first stage blade length is 100 mm. Bearing 4
The length between the three is about 6.7 m and the diameter of the smallest part corresponding to the stationary blade portion is about 740 mm, and the ratio of the length to the diameter is about 9.0.
【0184】高圧側ロータシャフトの初段と最終段の動
翼植込み付根部分の幅は初段が最も広く、2段目〜7段
目がそれより小さく、初段の0.40〜0.56倍でいず
れも同等の大きさであり、最終段が初段と2〜7段目の
大きさの間にあり、初段の0.46〜0.62倍の大きさ
である。The width of the root portion of the high-pressure side rotor shaft in which the rotor blades are embedded in the first stage and the final stage is widest in the first stage, smaller in the second stage to the seventh stage, and 0.40 to 0.56 times the initial stage. Is the same size, and the final stage is between the size of the first stage and the size of the second stage to the seventh stage, which is 0.46 to 0.62 times the size of the first stage.
【0185】高圧側においてはブレード及びノズルを後
述する表5に示す12%Cr系鋼によって構成したもの
である。本実施例における動翼の翼部の長さは初段が3
5〜50mm、2段目から最終段になるに従って各段で長
くなっており、特に蒸気タービンの出力によって2段か
ら最終段までの長さが50〜150mmの範囲内であり、
段数は7〜12段の範囲内にあり、各段の翼部の長さは
下流側が上流側に対して隣り合う長さで1.05〜1.3
5倍の範囲内で長くなっているとともに、下流側でその
比率が徐々に大きくなっている。On the high pressure side, the blades and nozzles were made of 12% Cr-based steel shown in Table 5 described later. The blade length of the rotor blade in this embodiment is 3 in the first stage.
5 to 50 mm, the length of each stage increases from the second stage to the final stage, and the length from the second stage to the final stage is within the range of 50 to 150 mm, especially depending on the output of the steam turbine.
The number of stages is in the range of 7 to 12, and the length of the blade portion of each stage is 1.05 to 1.3 in terms of the length in which the downstream side is adjacent to the upstream side.
The length is increased within the range of 5 times, and the ratio is gradually increased on the downstream side.
【0186】中圧側蒸気タービンは高圧側蒸気タービン
より排出された蒸気を再度600℃に再熱器によって加
熱された蒸気によって高圧蒸気タービンと共に発電機を
回転させるもので、3000RPMの回転数によって回
転される。中圧側タービンは高圧側タービンと同様に内
部車室21と外部車室22とを有し、動翼17と対抗し
て静翼が設けられる。動翼17は6段である。初段翼長
さ約130mm,最終段翼長さ約260mmである。ダブテ
ィルは逆クリ型である。静翼に対応するロータシャフト
の直径は約740mmである。The intermediate pressure side steam turbine rotates the generator discharged together with the high pressure steam turbine by the steam discharged from the high pressure side steam turbine to 600 ° C. by the reheater, and is rotated at a rotation speed of 3000 RPM. It The intermediate-pressure turbine has an inner casing 21 and an outer casing 22 similarly to the high-pressure turbine, and stationary vanes are provided to oppose the moving blades 17. The bucket 17 has six stages. The length of the first stage blade is about 130 mm and the length of the last stage blade is about 260 mm. Dovetail is a reverse chestnut type. The diameter of the rotor shaft corresponding to the vane is about 740 mm.
【0187】中圧蒸気タービンのロータシャフトは動翼
植込み付根部の軸方向幅が初段が最も大きく、2段目が
それより小さく、3〜5段目が2段目より小さくいずれ
も同じで、最終段の幅は3〜5段目と2段目の間の大き
さで、初段の0.48〜0.64倍である。初段は2段目の
1.1〜1.5倍である。In the rotor shaft of the intermediate-pressure steam turbine, the axial width of the root part with the blades embedded is the largest in the first stage, smaller in the second stage, smaller in the third to fifth stages than the second stage, and the same in all cases. The width of the final stage is the size between the third and fifth stages and the second stage, which is 0.48 to 0.64 times the first stage. The first stage is 1.1 to 1.5 times the second stage.
【0188】中圧側においてはブレード及びノズルを後
述する表5に示す12%Cr系鋼が用いられる。本実施
例における動翼の翼部の長さは初段から最終段になるに
従って各段で長くなっており、蒸気タービンの出力によ
って初段から最終段までの長さが90〜350mm、段数
が6〜9段の範囲内にあり、各段の翼部の長さは下流側
が上流側に対して隣り合う長さで1.10〜1.25の割
合で長くなっている。動翼の植込み部は静翼に対応する
部分に比較して直径が大きくなっており、その幅は動翼
の翼部長さと位置に関係する。その幅の動翼の翼部長さ
に対する比率は初段が最も大きく、1.35〜1.80
倍,2段目が0.88〜1.18倍,3〜6段目が最終段
になるに従って小さくなっており、0.40〜0.65倍
である。図9は低圧タービンの断面図及び図10はその
ロータシャフトの断面図である。低圧タービンは1基で
高中圧にタンデムに結合される。動翼41は左右に6段
あり、左右ほぼ対称になっており、また動翼に対応して
静翼42が設けられる。最終段の動翼長さは43インチ
あり、表1に示す12%Cr鋼又はTi基合金が使用さ
れる。Ti基合金は時効硬化処理が施され、重量でAl
6%,V4%を含むものである。ロータシャフト43は
Ni3.75%,Cr1.75%.Mo0.4%,V0.1
5%,C0.25%,Si0.05%,Mn0.10%,
残Feからなるスーパークリーン材の全焼戻しベーナイ
ト組織を有する鍛鋼が用いられる。最終段とその前段以
外の動翼及び静翼にはいずれもMoを0.1% 含有する
12%Cr鋼が用いられる。内外部ケーシング材にはC
0.25% の鋳鋼が用いられる。本実施例における軸受
43での中心間距離は7000mmで、静翼部に対応する
ロータシャフトの直径は約800mm,動翼植込み部での
直径は各段同じである。静翼部に対応するロータシャフ
ト直径に対する軸受中心間の距離は約8.8 である。On the medium pressure side, the blade and nozzle are made of 12% Cr type steel shown in Table 5 described later. The length of the blade portion of the rotor blade in this embodiment is longer in each stage from the first stage to the last stage, and the length from the first stage to the last stage is 90 to 350 mm and the number of stages is 6 to 6 depending on the output of the steam turbine. It is within the range of 9 stages, and the length of the blades of each stage is such that the downstream side is adjacent to the upstream side at a rate of 1.10 to 1.25. The diameter of the implanted portion of the rotor blade is larger than that of the portion corresponding to the stationary blade, and its width is related to the blade portion length and position of the rotor blade. The ratio of the width to the blade length of the moving blade is the highest in the first stage, 1.35 to 1.80.
The second stage is 0.88 to 1.18 times, and the third to sixth stages are smaller toward the final stage, and are 0.40 to 0.65 times. FIG. 9 is a sectional view of the low-pressure turbine, and FIG. 10 is a sectional view of the rotor shaft thereof. One low pressure turbine is tandemly coupled to high and medium pressure. The moving blades 41 have six stages on the left and right, are substantially symmetrical to each other, and the stationary blades 42 are provided corresponding to the moving blades. The blade length of the final stage is 43 inches, and 12% Cr steel or Ti base alloy shown in Table 1 is used. The Ti-based alloy is age-hardened and is
6% and V4% are included. The rotor shaft 43 is composed of Ni 3.75%, Cr 1.75%, Mo 0.4%, V0.1.
5%, C 0.25%, Si 0.05%, Mn 0.10%,
Forged steel having a fully tempered bainite structure of a super clean material composed of residual Fe is used. 12% Cr steel containing 0.1% of Mo is used for the moving blades and the stationary blades other than the final stage and the preceding stage. C for inner and outer casing materials
0.25% cast steel is used. In the present embodiment, the bearing 43 has a center-to-center distance of 7,000 mm, the diameter of the rotor shaft corresponding to the stationary blade portion is about 800 mm, and the diameter at the moving blade embedded portion is the same at each stage. The distance between the bearing centers for the rotor shaft diameter corresponding to the vanes is about 8.8.
【0189】低圧タービンは動翼植込み付根部の軸方向
の幅が初段が最も小さく、下流側に従って2,3段が同
等、4段,5段が同等で4段階で徐々に大きくなってお
り、最終段の幅は初段の幅に比べ6.2〜7.0倍と大き
くなっている。2,3段は初段の1.15〜1.40倍、
4,5段が2,3段の2.2〜2.6倍、最終段が4,5
段の2.8〜3.2倍となっている。付根部の幅は末広が
りの延長線とロータシャフトの直径とを結ぶ点で示す。In the low-pressure turbine, the axial width of the root portion with the blades embedded therein is the smallest in the first stage, and in the downstream side, the second and third stages are equivalent, the fourth and fifth stages are equivalent, and gradually increase in four stages. The width of the final stage is 6.2 to 7.0 times larger than the width of the first stage. The second and third stages are 1.15 to 1.40 times the first stage,
4,5 stage is 2.2-2.6 times of 2-3 stage, last stage is 4,5
It is 2.8 to 3.2 times the number of steps. The width of the root portion is indicated by a point connecting the extension line of the diverging end and the diameter of the rotor shaft.
【0190】本実施例における動翼の翼部長さは初段の
4″から43″の最終段になるに従って各段で長くなっ
ており、蒸気タービンの出力によって初段から最終段の
長さが100〜1270mmの範囲内で、最大で8段で、
各段の翼部長さは下流側が上流側に対して隣り合う長さ
で1.2〜1.9倍の範囲内で長くなっている。The blade length of the rotor blade in this embodiment becomes longer in each stage from the initial stage of 4 ″ to the final stage of 43 ″, and the length from the initial stage to the final stage is 100 to 100 depending on the output of the steam turbine. Within the range of 1270 mm, with a maximum of 8 steps,
The blade length of each stage is 1.2 to 1.9 times as long as the downstream side is adjacent to the upstream side.
【0191】動翼の植込み付根部は静翼に対応する部分
に比較して直径が大きく末広がりになっており、その幅
は動翼の翼部長さの大きい程その植込み幅は大きくなっ
ている。その幅の動翼の翼部長さに対する比率は初段か
ら最終段の前までが0.30〜1.5 であり、その比率
は初段から最終段の前になるに従って徐々に小さくなっ
ており、後段の比率はその1つ手前のものより0.15
〜0.40の範囲内で徐々に小さくなっている。最終段
は0.50〜0.65の比率である。The root portion of the root of the moving blade has a larger diameter and is wider than the portion corresponding to the stationary blade, and the width thereof is larger as the blade length of the moving blade is larger. The ratio of the width to the blade length of the rotor blade is 0.30 to 1.5 from the first stage to the last stage, and the ratio gradually decreases from the first stage to the last stage before the last stage. Is 0.15 higher than the previous one
It gradually decreases within the range of -0.40. The final stage has a ratio of 0.50 to 0.65.
【0192】本実施例における最終段動翼は実施例1と
同じである。図11は本実施例におけるエロージョンシ
ールド(ステライト合金)54を電子ビーム溶接又はT
IG溶接56によって接合した状態を示す断面と斜視図
である。図に示すようにシールド54は表と裏側との2
個所で溶接される。The final stage rotor blade in this embodiment is the same as that in the first embodiment. FIG. 11 shows that the erosion shield (stellite alloy) 54 in this embodiment is welded by electron beam welding or T-beam welding.
It is a cross section and a perspective view showing the state where it joined by IG welding 56. As shown in the figure, the shield 54 has two front and rear sides.
Welded in places.
【0193】本実施例の他、高中圧蒸気タービンの蒸気
入口温度610℃以上,低圧蒸気タービンへの蒸気入口
温度約400℃及び出口温度が約60℃とする1000
MW級大容量発電プラントに対しても同様の構成とする
ことができる。In addition to this embodiment, the steam inlet temperature of the high and medium pressure steam turbine is 610 ° C. or higher, the steam inlet temperature of the low pressure steam turbine is about 400 ° C., and the outlet temperature is about 60 ° C. 1000
The same configuration can be applied to the MW class large capacity power plant.
【0194】本実施例における高温高圧蒸気タービン発
電プラントは主としてボイラ,高中圧タービン,低圧タ
ービン,復水器,復水ポンプ,低圧給水加熱器系統,脱
気器,昇圧ポンプ,給水ポンプ,高圧給水加熱器系統な
どより構成される。すなわち、ボイラで発生した超高温
高圧蒸気は高圧側タービンに入り動力を発生させたのち
再びボイラにて再熱されて中圧側タービンへ入り動力を
発生させる。この高中圧タービン排気蒸気は、低圧ター
ビンに入り動力を発生させた後、復水器にて凝縮する。
この凝縮液は復水ポンプにて低圧給水加熱器系統,脱気
器へ送られる。この脱気器にて脱気された給水は昇圧ポ
ンプ,給水ポンプにて高圧給水加熱器へ送られ昇温され
た後、ボイラへ戻る。The high-temperature and high-pressure steam turbine power plant in this embodiment is mainly a boiler, a high-intermediate-pressure turbine, a low-pressure turbine, a condenser, a condensate pump, a low-pressure feed water heater system, a deaerator, a boost pump, a feed pump, a high-pressure feed water. It consists of a heater system. That is, the ultra-high temperature and high pressure steam generated in the boiler enters the high pressure side turbine to generate power, and is then reheated in the boiler to enter the intermediate pressure side turbine to generate power. The high-intermediate-pressure turbine exhaust steam enters the low-pressure turbine to generate power, and then is condensed in the condenser.
This condensate is sent to the low pressure feed water heater system and deaerator by a condensate pump. The feed water deaerated by the deaerator is sent to the high-pressure feed water heater by the booster pump and the feed water pump, heated, and then returned to the boiler.
【0195】ここで、ボイラにおいて給水は節炭器,蒸
発器,過熱器を通って高温高圧の蒸気となる。また一
方、蒸気を加熱したボイラ燃焼ガスは節炭器を出た後、
空気加熱器に入り空気を加熱する。ここで、給水ポンプ
の駆動には中圧タービンからの抽気蒸気にて作動する給
水ポンプ駆動用タービンが用いられている。Here, in the boiler, the feed water passes through the economizer, the evaporator and the superheater to become high temperature and high pressure steam. On the other hand, the boiler combustion gas that heated the steam, after leaving the economizer,
Enter the air heater to heat the air. Here, a water supply pump driving turbine that operates with the extracted steam from the intermediate pressure turbine is used to drive the water supply pump.
【0196】このように構成された高温高圧蒸気タービ
ンプラントにおいては、高圧給水加熱器系統63を出た
給水の温度が従来の火力プラントにおける給水温度より
もはるかに高くなっているため、必然的にボイラ内の節
炭器を出た燃焼ガスの温度も従来のボイラに比べてはる
かに高くなってくる。このため、このボイラ排ガスから
の熱回収をはかりガス温度を低下させないようにする。In the high-temperature and high-pressure steam turbine plant configured as described above, the temperature of the feed water exiting the high-pressure feed water heater system 63 is inevitably higher than the feed water temperature in the conventional thermal power plant, so that it is inevitable. The temperature of the combustion gas leaving the economizer inside the boiler is also much higher than that of the conventional boiler. For this reason, heat is recovered from the boiler exhaust gas so as not to lower the gas temperature.
【0197】尚、本実施例では高中圧タービン及び1基
の低圧タービンを1台の発電機タンデムに連結し発電す
るタンデムコンパウンドダブルフロー型発電プラントに
構成したものである。別の実施例として、表9のタービ
ン構成(D)とし、2台の低圧タービンをタンデムに連
結し、出力1050MW級の発電においても本実施例と
同様に構成できるものである。その発電機シャフトとし
てはより高強度のものが用いられる。特に、C0.15
〜0.30%,Si0.1〜0.3%,Mn0.5%以下,
Ni3.25〜4.5%,Cr2.05〜3.0%,Mo
0.25〜0.60%,V0.05〜0.20%を含有する
全焼戻しベーナイト組織を有し、室温引張強さ93kgf
/mm2以上,特に100kgf/mm2以上,50%FATT
が0℃以下、特に−20℃以下とするものが好ましく、
21.2KG における磁化力が985AT/cm以下とす
るもの、不純物としてのP,S,Sn,Sb,Asの総
量を0.025%以下,Ni/Cr比を2.0以下とする
ものが好ましい。In this embodiment, the high-intermediate pressure turbine and one low-pressure turbine are connected to a single tandem generator to constitute a tandem compound double-flow power plant. As another embodiment, the turbine configuration (D) in Table 9 is used, and two low-pressure turbines are connected in tandem, and power generation with an output of 1050 MW class can be configured in the same manner as this embodiment. Higher strength is used as the generator shaft. Especially C0.15
~ 0.30%, Si 0.1-0.3%, Mn 0.5% or less,
Ni3.25-4.5%, Cr2.05-3.0%, Mo
Has a fully tempered bainite structure containing 0.25 to 0.60% and V0.05 to 0.20%, and room temperature tensile strength 93 kgf
/ Mm 2 or more, especially 100 kgf / mm 2 or more, 50% FATT
Is preferably 0 ° C or lower, particularly preferably -20 ° C or lower,
It is preferable that the magnetizing force at 21.2 KG is 985 AT / cm or less, the total amount of P, S, Sn, Sb and As as impurities is 0.025% or less and the Ni / Cr ratio is 2.0 or less. .
【0198】前述の表5は本実施例の高中圧タービン及
び低圧タービンの主要部に用いた化学組成(重量%)を
示す。本実施例においては、高圧側及び中圧側とを一体
にした高温部後述の実施例3のNo.9のマルテンサイト
鋼を使用した他は表5のものを用い、全部フェライト系
の結晶構造を有する熱膨張係数12×10-6/℃のもの
にしたので、熱膨張係数の違いによる問題は全くなかっ
た。Table 5 above shows the chemical composition (% by weight) used for the main parts of the high and medium pressure turbines and the low pressure turbine of this embodiment. In this example, a high temperature part in which the high pressure side and the medium pressure side were integrated was used, except that martensitic steel No. 9 of Example 3 described later was used, and all of the ferrite type crystal structures were used. Since the thermal expansion coefficient was set to 12 × 10 −6 / ° C., there was no problem due to the difference in thermal expansion coefficient.
【0199】高中圧部のロータシャフトは、表10のN
o.1に記載の耐熱鋳鋼を電気炉で30トン溶解し、カー
ボン真空脱酸し、金型鋳型に鋳込み、鍛伸して電極棒を
作製し、この電極棒として鋳鋼の上部から下部に溶解す
るようにエレクトロスラグ再溶解し、ロータ形状(直径
1450mm,長さ5000mm)に鍛伸して成型した。こ
の鍛伸は、鍛造割れを防ぐために、1150℃以下の温
度で行った。またこの鍛鋼を焼鈍熱処理後、1050℃
に加熱し水噴霧冷却焼入れ処理、570℃及び690℃
で2回焼戻しを行い、図12に示す形状に切削加工によ
って得たものである。他の各部の材料及び製造条件は実
施例2と同様である。更に、軸受ジャーナル部45への
肉盛溶接も同様に行った。The rotor shaft of the high and medium pressure parts is N in Table 10.
Melt 30 tons of the heat-resistant cast steel described in o.1 in an electric furnace, deoxidize carbon in vacuum, cast it into a mold, forge and stretch to make an electrode rod, and melt it from the top to the bottom of the cast steel as this electrode rod Then, the electroslag was melted again and forged into a rotor shape (diameter 1450 mm, length 5000 mm) and molded. This forging was performed at a temperature of 1150 ° C. or lower in order to prevent forging cracks. After annealing the forged steel, 1050 ° C
To 570 ° C and 690 ° C
Was tempered twice and then cut into the shape shown in FIG. The materials and manufacturing conditions of the other parts are the same as in the second embodiment. Further, overlay welding to the bearing journal 45 was performed in the same manner.
【0200】〔実施例3〕表10に示す組成の合金を真
空溶解によって、10kgのインゴットに鋳造し、30mm
角に鍛造したものである。大型蒸気タービンロータシャ
フトの場合には、その中心部を模擬して1050℃×5
時間保持後、中心部での冷却速度100℃/h冷却の焼
入れ,570℃×20時間の1次焼戻しと690℃×2
0時間の2次焼戻し及びブレードにおいては1100℃
×1時間の焼入れ,750℃×1時間の焼戻しを行っ
て、680℃,17.5kgf/mm2でクリープ破断試験及
び衝撃試験を実施した。結果を表11に示す。Example 3 An alloy having the composition shown in Table 10 was cast into a 10 kg ingot by vacuum melting to give a thickness of 30 mm.
It is a forged corner. In the case of a large steam turbine rotor shaft, the central part is simulated to 1050 ° C x 5
After holding for a period of time, quenching at a cooling rate of 100 ° C / h in the center, primary tempering of 570 ° C x 20 hours and 690 ° C x 2
1100 ° C for 0 hour secondary tempering and blade
After quenching for 1 hour and tempering at 750 ° C. for 1 hour, creep rupture test and impact test were performed at 680 ° C. and 17.5 kgf / mm 2 . The results are shown in Table 11.
【0201】表10のNo.1〜No.6の本発明合金は、
620℃以上の蒸気条件に適用するのに好ましいもの
で、クリープ破断寿命が長いことがわかる。Co量が多
い程クリープ破断時間が向上するが、Coの多量の増加
は600〜660℃で加熱を受けると加熱脆化が生じる
傾向を有するので、強化と靭性の両方を高めるには620
〜630℃に対しては2〜5%,630〜660℃に対
しては5.5 〜8%が好ましい。Bは0.03% 以下が
優れた強度を示す。620〜630℃ではB量を0.0
01〜0.01%及びCo量を2〜4%、630〜66
0℃のより高温側ではB量を0.01〜0.03%とし、
Co量を5〜7.5% と高めることにより高強度が得ら
れる。The alloys of the present invention of No. 1 to No. 6 in Table 10 are
It is preferable to apply it to steam conditions of 620 ° C or higher, and it can be seen that the creep rupture life is long. Creep rupture time improves as the amount of Co increases, but a large amount of Co tends to cause heat embrittlement when heated at 600 to 660 ° C.
The preferred range is 2 to 5% for 630 to 630 ° C, and 5.5 to 8% for 630 to 660 ° C. B has an excellent strength at 0.03% or less. The amount of B is 0.0 at 620 to 630 ° C.
01-0.01% and Co content 2-4%, 630-66
On the higher temperature side of 0 ° C, the B content is set to 0.01 to 0.03%,
High strength can be obtained by increasing the Co content to 5 to 7.5%.
【0202】Nは本願実施例における600℃を越える
温度では少ない方が強化され、N量の多いものに比べて
強度が高いことが明らかとなった。N量は0.01〜0.
04%が好ましい。真空溶解においてはNはほとんど含
有されないので、母合金によって添加したものである。It was revealed that N was strengthened at a temperature higher than 600 ° C. in the examples of the present application, and the strength was higher than that at a higher N content. The amount of N is 0.01-0.
04% is preferable. Since N is hardly contained in the vacuum melting, it is added by the master alloy.
【0203】表10に示すように、ロータ材は本実施例
のNo.2の合金に相当し、高い強度が得られる。No.8
のMn量が0.09% と低いものは同じCo量で比較し
て高い強度を示すことからも明らかなように、より強化
のためにはMn量を0.03〜0.20%とするのが好ま
しい。As shown in Table 10, the rotor material corresponds to the No. 2 alloy of this embodiment, and high strength is obtained. No.8
As is clear from the fact that those with a low Mn content of 0.09% show higher strength than the same Co content, the Mn content is set to 0.03 to 0.20% for further strengthening. Is preferred.
【0204】[0204]
【表10】 [Table 10]
【0205】[0205]
【表11】 [Table 11]
【0206】〔実施例4〕実施例1の高圧及び中圧蒸気
タービンのロータは、表12に記載の胴部及び軸受部に
係る耐熱鋳鋼を電気炉で30トン溶解し、カーボン真空
脱酸し、金型鋳型に鋳込み,鍛伸して電極棒を作製し、
この電極棒を用い、先ず軸受部をエレクトロスラグ溶解
した後、直ちに胴部についてエレクトロ再溶解し、更に
軸受部をその上にエレクトロスラグ再溶解し、ロータ形
状(直径1050mm,長さ3700mm)に鍛伸して成型
した。この鍛伸は、鍛造割れを防ぐために、1150℃
以下の温度で行った。またこの鍛鋼を焼鈍熱処理後、1
050℃に加熱し水噴霧冷却焼入れ処理、570℃及び
690℃で2回焼戻しを行い、図5,図6及び図8に示
す形状に切削加工によって得た。胴部と軸受部とは点線
に示す位置で接合したものである。図5に示すように高
圧蒸気タービン用ロータシャフトではブレードの下流側
最終段とその手前との間、図6に示す中圧蒸気タービン
用ロータシャフト及び図8の高中圧一体蒸気タービン用
ロータシャフトでは下流側最終段とその手前との間で各
々接合したものである。本実施例においてはエレクトロ
スラグ鋼塊の上部側を胴部の初段翼側にし、下部を最終
段側にするようにした。Example 4 In the rotor of the high pressure and medium pressure steam turbine of Example 1, 30 tons of heat-resistant cast steel relating to the body and bearing shown in Table 12 was melted in an electric furnace, and carbon vacuum deoxidation was performed. , Casting in a mold and forging to make an electrode rod,
Using this electrode rod, the bearing portion was first electroslag-melted, then the body portion was immediately electro-melted again, and then the bearing portion was electro-slag-remelted thereon, and the rotor shape (diameter 1050 mm, length 3700 mm) was forged. It was stretched and molded. This forging is 1150 ° C to prevent forging cracks.
The following temperatures were used. After annealing heat treatment of this forged steel, 1
It was obtained by heating to 050 ° C., water spray cooling quenching treatment, tempering twice at 570 ° C. and 690 ° C., and cutting into the shapes shown in FIGS. 5, 6 and 8. The body and the bearing are joined at a position shown by a dotted line. As shown in FIG. 5, in the rotor shaft for the high-pressure steam turbine, between the downstream final stage of the blade and the front thereof, the rotor shaft for the intermediate-pressure steam turbine shown in FIG. 6 and the rotor shaft for the high-intermediate-pressure integrated steam turbine shown in FIG. They are joined between the final stage on the downstream side and the front stage. In this embodiment, the upper side of the electroslag steel ingot is the first-stage blade side of the body and the lower side is the final-stage side.
【0207】高圧部及び中圧部のブレード及びノズル
は、同じく表5に記載の耐熱鋼を真空アーク溶解炉で溶
解し、ブレード及びノズル素材形状(幅150mm,高さ
50mm,長さ1000mm)に鍛伸して成型した。この鍛
伸は、鍛造割れを防ぐために、1150℃以下の温度で
行った。またこの鍛鋼を1050℃に加熱し油焼入れ処
理し、690℃で焼戻しを行い、次いで所定形状に切削
加工したものである。For the blades and nozzles of the high pressure portion and the medium pressure portion, the heat resistant steels listed in Table 5 were melted in a vacuum arc melting furnace to obtain blade and nozzle material shapes (width 150 mm, height 50 mm, length 1000 mm). Forged and molded. This forging was performed at a temperature of 1150 ° C. or lower in order to prevent forging cracks. Further, this forged steel was heated to 1050 ° C., oil-quenched, tempered at 690 ° C., and then cut into a predetermined shape.
【0208】高圧,中圧及び高中圧一体型の高圧部及び
中圧部の内部ケーシング,主蒸気止め弁ケーシング及び
蒸気加減弁ケーシングは、表5に記載の耐熱鋳鋼を電気
炉で溶解し、とりべ精錬後、砂型鋳型に鋳込み作製し
た。鋳込み前に、十分な精錬及び脱酸を行うことによ
り、引け巣等の鋳造欠陥のないものができた。このケー
シング材を用いた溶接性評価は、JIS Z3158に
準じて行った。予熱,パス間及び後熱開始温度は200
℃に、後熱処理は400℃×30分にした。本発明材に
は溶接割れが認められず、溶接性が良好であった。The high-pressure, medium-pressure and high-medium-pressure integrated type inner casings of the high-pressure part and the medium-pressure part, the main steam stop valve casing and the steam control valve casing were prepared by melting the heat-resistant cast steel shown in Table 5 in an electric furnace. After refining, the sand was cast into a sand mold. By performing sufficient refining and deoxidation before casting, it was possible to obtain a product having no casting defects such as shrinkage cavities. Weldability evaluation using this casing material was performed according to JIS Z3158. Preheat, interpass and postheat onset temperatures are 200
° C, and the post heat treatment was performed at 400 ° C for 30 minutes. No weld crack was observed in the material of the present invention, and the weldability was good.
【0209】[0209]
【表12】 [Table 12]
【0210】〔実施例5〕表12は本実施例1及び2の
高圧,中圧及び高中圧タービン用内部ケーシング材に係
る化学組成(重量%)を示す。試料は大型ケーシングの
厚肉部を想定して、高周波誘導溶解炉を用い200kg溶
解し、最大厚さ200mm,幅380mm,高さ440mmの
砂型に鋳込み,鋳塊を作製した。試料は、1050℃×
8h炉冷の焼鈍処理後、大型蒸気タービンケーシングの
厚肉部を想定して焼準(1050℃×8h→空冷),焼
戻し(710℃×7h→空冷,710℃×7h→空冷の
2回)の熱処理を行った。[Embodiment 5] Table 12 shows the chemical composition (% by weight) of the inner casing materials for high pressure, medium pressure and high and medium pressure turbines of the first and second embodiments. Assuming a thick part of a large casing, 200 kg of a sample was melted using a high-frequency induction melting furnace and cast into a sand mold having a maximum thickness of 200 mm, a width of 380 mm, and a height of 440 mm to produce an ingot. Sample is 1050 ℃ ×
After annealing for 8h furnace cooling, normalizing (1050 ° C × 8h → air cooling), tempering (710 ° C × 7h → air cooling, 710 ° C × 7h → air cooling twice) assuming the thick part of the large steam turbine casing. Was heat treated.
【0211】溶接性評価は、JIS Z3158に準じ
て行った。予熱,パス間及び後熱開始温度は150℃
に、後熱処理は400℃×30分にした。The weldability was evaluated according to JIS Z3158. Preheat, interpass and postheat start temperature is 150 ℃
The post heat treatment was 400 ° C. × 30 minutes.
【0212】[0212]
【表13】 [Table 13]
【0213】表14は室温の引張特性、20℃における
Vノッチシャルピー衝撃吸収エネルギー、650℃,1
05 hクリープ破断強度及び溶接割れ試験結果を示す。Table 14 shows tensile properties at room temperature, V-notch Charpy impact absorption energy at 20 ° C, 650 ° C, 1
The results of the 0 5 h creep rupture strength and weld crack test are shown.
【0214】適量のB,Mo及びWを添加した本発明材
のクリープ破断強度及び衝撃吸収エネルギーは、高温高
圧タービンケーシングに要求される特性(625℃,1
05h強度≧8kgf/mm2,20℃衝撃吸収エネルギー≧
1kgf−m)を十分満足する。特に、9kgf/mm2 以上
の高い値を示している。また、本発明材には溶接割れが
認められず、溶接性が良好である。B量と溶接割れの関
係を調べた結果、B量が0.0035% を越えると、溶
接割れが発生した。No.1のものは若干割れの心配があ
った。機械的性質に及ぼすMoの影響を見ると、Mo量
を1.18% と多いものは、クリープ破断強度は高いも
のの、衝撃値が低く、要求される靭性を満足できなかっ
た。一方、Mo0.11% のものは、靭性は高いもの
の、クリープ破断強度が低く、要求される強度を満足で
きなかった。The creep rupture strength and impact absorption energy of the material of the present invention to which appropriate amounts of B, Mo and W are added have the characteristics (625 ° C., 1
0 5 h Strength ≧ 8 kgf / mm 2 , 20 ℃ Impact absorption energy ≧
1 kgfm) is sufficiently satisfied. Particularly, it shows a high value of 9 kgf / mm 2 or more. Further, the material of the present invention has no weld cracks and has good weldability. As a result of investigating the relationship between the B content and weld cracking, when the B content exceeded 0.0035%, weld cracking occurred. The No. 1 one had some concerns about cracking. Looking at the effect of Mo on the mechanical properties, those with a large Mo content of 1.18% had a high creep rupture strength but a low impact value and could not satisfy the required toughness. On the other hand, Mo 0.11% had a high toughness but a low creep rupture strength, and could not satisfy the required strength.
【0215】機械的性質に及ぼすWの影響を調べた結
果、W量を1.1% 以上にするとクリープ破断強度が顕
著に高くなるが、逆にW量を2%以上にすると室温衝撃
吸収エネルギーが低くなる。特に、Ni/W比を0.2
5〜0.75に調整することにより、温度621℃,圧
力250kgf/cm2 以上の高温高圧タービンの高圧及び
中圧内部ケーシング並びに主蒸気止め弁及び加減弁ケー
シングに要求される、625℃,105hクリープ破断強度
9kgf/mm2以上,室温衝撃吸収エネルギー1kgf−m
以上の耐熱鋳鋼ケーシング材が得られる。特に、W量
1.2 〜2%,Ni/W比を0.25〜0.75に調整す
ることにより、625℃,105h クリープ破断強度1
0kgf/mm2 以上,室温衝撃吸収エネルギー2kgf−m
以上の優れた耐熱鋳鋼ケーシング材が得られる。As a result of examining the influence of W on the mechanical properties, creep rupture strength is remarkably increased when the W content is 1.1% or more, but conversely, room temperature impact absorption energy is increased when the W content is 2% or more. Will be lower. Especially Ni / W ratio of 0.2
By adjusting to 5 to 0.75, the temperature is 621 ° C and the pressure is 250kgf / cm 2 or more. 5 h creep rupture strength 9 kgf / mm 2 or more, room temperature impact absorption energy 1 kgf-m
The above heat-resistant cast steel casing material is obtained. In particular, by adjusting the W amount of 1.2 to 2% and the Ni / W ratio to 0.25 to 0.75, the creep rupture strength of 625 ° C. and 10 5 h of 1
0 kgf / mm 2 or more, room temperature shock absorption energy 2 kgf-m
The above excellent heat-resistant cast steel casing material can be obtained.
【0216】[0216]
【表14】 [Table 14]
【0217】W量は1.0%以上とすることによって顕
著に強化されるとともに、特に1.5%以上では8.0kg
f/mm2以上の値が得られる。本発明のNo.7は640
℃以下で十分要求の強度を満足するものであった。When the amount of W is 1.0% or more, it is remarkably strengthened, and especially when it is 1.5% or more, it is 8.0 kg.
A value of f / mm 2 or more is obtained. No. 7 of the present invention is 640
The strength was sufficiently satisfied at a temperature of ℃ or below.
【0218】本発明の耐熱鋳鋼を目標組成とする合金原
料を電気炉で1トン溶解し、とりべ精錬後、砂型鋳型に
鋳込み実施例2に記載の高中圧部の内部ケーシングを得
た。このケーシングを1050℃×8h炉冷の焼鈍熱処
理後、1050℃×8h衝風冷の焼準熱処理,730℃
×8h炉冷の2回焼戻しを行った。全焼戻しマルテンサ
イト組織を有するこの試作ケーシングを切断調査した結
果、250気圧,625℃高温高圧タービンケーシングに
要求される特性(625℃,105h強度≧9kgf/mm
2 ,20℃衝撃吸収エネルギー≧1kgf−m)を十分満
足することと溶接可能であることが確認できた。An alloy raw material having the target composition of the heat-resistant cast steel of the present invention was melted in an electric furnace in an amount of 1 ton, and after ladle refining, it was cast into a sand mold to obtain the inner casing of the high and medium pressure part described in Example 2. This casing was annealed at 1050 ° C. for 8 hours and then heat-treated at 1050 ° C. for 8 hours by air blow, and heat-treated at 730 ° C.
× 8h furnace cooling was performed twice for tempering. As a result of cutting and investigating this prototype casing having a fully tempered martensite structure, the characteristics required for a 250 atm, 625 ° C high temperature and high pressure turbine casing (625 ° C, 10 5 h strength ≧ 9 kgf / mm
2 , it was confirmed that the impact absorption energy at 20 ° C ≥ 1 kgf-m) was sufficiently satisfied and that welding was possible.
【0219】〔実施例6〕本実施例においては、高圧蒸
気タービン及び中圧蒸気タービン又は高中圧蒸気タービ
ンの蒸気温度を625℃に代えて649℃としたもので
あり、構造及び大きさを実施例1又は2とほぼ同じ設計
で得られるものである。ここで実施例1と変わるものは
この温度に直接接する高圧,中圧又は高中圧一体型蒸気
タービンのロータシャフト,初段動翼及び初段静翼と内
部ケーシングである。内部ケーシングを除くこれらの材
料としては前述の表7に示す材料のうちB量を0.01
〜0.03% 及びCo量を5〜7%と高め、更に内部ケ
ーシング材としては実施例1のW量を2〜3%に高め、
Coを3%加えることにより、要求される強度が満足
し、従来の設計が使用できる大きなメリットがある。即
ち、本実施例においては高温にさらされる構造材料が全
てフェライト系鋼によって構成される点に従来の設計思
想がそのまま使用できるのである。尚、2段目の動翼及
び静翼の蒸気入口温度は約610℃となるので、これら
には実施例1の初段に用いた材料を用いることが好まし
い。[Embodiment 6] In this embodiment, the steam temperature of the high-pressure steam turbine and the intermediate-pressure steam turbine or the high-intermediate-pressure steam turbine is set to 649 ° C. instead of 625 ° C., and the structure and size are implemented. It is obtained with almost the same design as Example 1 or 2. Here, what is different from the first embodiment is the rotor shaft, the first-stage moving blades, the first-stage stationary blades, and the inner casing of the high-pressure, intermediate-pressure, or high-intermediate-pressure integrated steam turbine that are in direct contact with this temperature. As these materials excluding the inner casing, the amount of B among the materials shown in Table 7 above is 0.01
.About.0.03% and the amount of Co were increased to 5 to 7%, and as the inner casing material, the amount of W of Example 1 was increased to 2 to 3%,
By adding 3% of Co, the required strength is satisfied, and there is a great merit that the conventional design can be used. That is, in the present embodiment, the conventional design concept can be used as it is in that all the structural materials exposed to high temperatures are made of ferritic steel. Since the steam inlet temperature of the second stage moving blade and the stationary blade is about 610 ° C., it is preferable to use the material used in the first stage of Example 1 for these.
【0220】更に、低圧蒸気タービンの蒸気温度は実施
例1又は2の約380℃に比べ若干高い約405℃とな
るが、そのロータシャフト自身は実施例1の材料が十分
に高強度を有するので、同じくスーパークリーン材が用
いられる。Further, the steam temperature of the low-pressure steam turbine is about 405 ° C., which is slightly higher than the temperature of about 380 ° C. of Example 1 or 2, but the rotor shaft itself has a sufficiently high strength because the material of Example 1 has sufficiently high strength. Similarly, super clean materials are used.
【0221】更に、本実施例におけるクロスコンパウン
ド型に対し、全部を直結したタンデム型で3600rpm
の回転数においても実施できるものである。Further, in the tandem type in which all are directly connected to the cross compound type in this embodiment, 3600 rpm
It can also be carried out at a rotational speed of.
【0222】[0222]
【発明の効果】本発明によれば、600〜660℃でク
リープ破断強度及び室温靭性の高いマルテンサイト系耐
熱及び鋳鋼が得られるので、各温度での超々臨界圧ター
ビン用主要部材を全てフェライト系耐熱鋼で作製するこ
とができ、これまでの蒸気タービンの基本設計がそのま
ま使用でき、信頼性の高い火力発電プラントが得られ
る。EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, it is possible to obtain martensitic heat-resistant and cast steel having high creep rupture strength and room temperature toughness at 600 to 660 ° C. Therefore, all the main members for ultra-supercritical pressure turbines at each temperature are ferrite-based. It can be made of heat-resistant steel, and the basic design of steam turbines up to now can be used as it is, resulting in a highly reliable thermal power plant.
【0223】従来、このような温度ではオーステナイト
系合金とせざるを得なく、そのため製造性の観点から健
全な大型ロータを製造することができなかったが、本発
明フェライト系耐熱鍛鋼によれば健全な大型ロータの製
造が可能である。Conventionally, at such a temperature, an austenitic alloy was inevitably used, and therefore, a large-sized rotor which was sound could not be manufactured from the viewpoint of manufacturability. It is possible to manufacture large rotors.
【0224】また、本発明の全フェライト系鋼製高温蒸
気タービンは、熱膨張係数が大きいオーステナイト系合
金を使用していないので、タービンの急起動が容易にな
ると共に、熱疲労損傷を受け難いなどの利点がある。Further, since the all-ferritic steel high temperature steam turbine of the present invention does not use an austenitic alloy having a large coefficient of thermal expansion, rapid start of the turbine is facilitated and thermal fatigue damage is less likely to occur. There are advantages.
【図1】衝撃値と引張強さとの関係を示す線図。FIG. 1 is a diagram showing the relationship between impact value and tensile strength.
【図2】本発明に係る高圧,中圧蒸気タービンの断面
図。FIG. 2 is a cross-sectional view of a high pressure and medium pressure steam turbine according to the present invention.
【図3】本発明に係る低圧蒸気タービンの断面構造図。FIG. 3 is a sectional structural view of a low-pressure steam turbine according to the present invention.
【図4】本発明に係るタービン動翼の斜視図。FIG. 4 is a perspective view of a turbine rotor blade according to the present invention.
【図5】高圧蒸気タービン用ロータシャフトの断面図。FIG. 5 is a sectional view of a rotor shaft for a high-pressure steam turbine.
【図6】中圧蒸気タービン用ロータシャフトの断面図。FIG. 6 is a sectional view of a rotor shaft for a medium-pressure steam turbine.
【図7】本発明に係る高中圧蒸気タービンの断面図。FIG. 7 is a cross-sectional view of a high / middle pressure steam turbine according to the present invention.
【図8】本発明に係る高中圧蒸気タービン用ロータシャ
フトの断面図。FIG. 8 is a cross-sectional view of a rotor shaft for high and medium pressure steam turbines according to the present invention.
【図9】本発明に係る低圧蒸気タービンの断面図。FIG. 9 is a cross-sectional view of a low pressure steam turbine according to the present invention.
【図10】本発明に係る低圧蒸気タービン用ロータシャ
フトの断面図。FIG. 10 is a cross-sectional view of a low-pressure steam turbine rotor shaft according to the present invention.
【図11】本発明のタービン動翼の先端部斜視図。FIG. 11 is a perspective view of a tip end portion of the turbine rotor blade of the present invention.
1…第1軸受、2…第2軸受、3…第3軸受、4…第4
軸受、5…推力軸受、10…第1シャフトパッキン、1
1…第2シャフトパッキン、12…第3シャフトパッキ
ン、13…第4シャフトパッキン、14…高圧隔板、1
5…中圧隔板、16…高圧動翼、17…中圧動翼、18
…高圧内部車室、19…高圧外部車室、20…中圧内部
第1車室、21…中圧内部第2車室、22…中圧外部車
室、23…高圧車軸、24…中圧車軸、25…フラン
ジ,エルボ、26…前側軸受箱、27…ジャーナル部、
28…主蒸気入口、29…再熱蒸気入口、30…高圧蒸
気排気口、31…気筒連絡管、38…ノズルボックス
(高圧第1段)、39…推力軸受摩耗遮断装置、40…
暖機蒸気入口、43…軸受、51…ボイラ、52…高圧
タービン、53…中圧タービン、54,55…低圧ター
ビン、56…復水器、57…復水ポンプ、58…低圧給
水加熱器系統、59…脱気器、60…昇圧ポンプ、61
…給水ポンプ、63…高圧給水加熱器系統、64…節炭
器、65…蒸発器、66…過熱器、67…空気加熱器、
68…発電機。1 ... 1st bearing, 2 ... 2nd bearing, 3 ... 3rd bearing, 4 ... 4th
Bearing, 5 ... Thrust bearing, 10 ... First shaft packing, 1
1 ... 2nd shaft packing, 12 ... 3rd shaft packing, 13 ... 4th shaft packing, 14 ... High pressure partition plate, 1
5 ... Medium pressure diaphragm, 16 ... High pressure blade, 17 ... Medium pressure blade, 18
... High-pressure inner compartment, 19 ... High-pressure outer compartment, 20 ... Medium-pressure inner first compartment, 21 ... Medium-pressure inner second compartment, 22 ... Medium-pressure outer compartment, 23 ... High-pressure axle, 24 ... Medium-pressure Axle, 25 ... Flange, Elbow, 26 ... Front bearing box, 27 ... Journal part,
28 ... Main steam inlet, 29 ... Reheat steam inlet, 30 ... High pressure steam exhaust port, 31 ... Cylinder connecting pipe, 38 ... Nozzle box (high pressure first stage), 39 ... Thrust bearing wear blocking device, 40 ...
Warm-up steam inlet, 43 ... Bearing, 51 ... Boiler, 52 ... High pressure turbine, 53 ... Medium pressure turbine, 54, 55 ... Low pressure turbine, 56 ... Condenser, 57 ... Condensate pump, 58 ... Low pressure feed water heater system , 59 ... Deaerator, 60 ... Booster pump, 61
... water supply pump, 63 ... high-pressure water supply heater system, 64 ... economizer, 65 ... evaporator, 66 ... superheater, 67 ... air heater,
68 ... Generator.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F01D 5/28 F01D 5/28 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location F01D 5/28 F01D 5/28
Claims (12)
でC0.06〜0.14%,Si0.5%以下,Mn2%以
下,Cr7〜12%,Ni0.1〜1.0%,V0.05〜
0.3%,Nb0.01〜0.20%,N0.005〜0.
1%,Mo3.5%以下,W3.5%以下,B無添加又は
0.015% 以下及びCo1〜10%を含むマルテンサ
イト鋼からなり、ロータ胴部が重量比でC0.06〜0.
14 %,Si0.15%以下,Mn1%以下,Cr8〜
12%,Ni0.1〜1.0%,V0.05〜0.3%,N
b0.01〜0.20%,N0.005〜0.1%,Mo
0.5%を越え3.5%以下,W3.5% 以下,B0.0
05〜0.03%及びCo1〜10%を含むマルテンサ
イト鋼からなり、前記胴部が前記ジャーナル部より高温
強度が高いか又は溶接性が低い合金組成を有することを
特徴とする蒸気タービン用ロータシャフト。1. A rotor journal portion and a low temperature region portion have a weight ratio of C0.06-0.14%, Si0.5% or less, Mn2% or less, Cr7-12%, Ni0.1-1.0%, V0. 0.05
0.3%, Nb 0.01 to 0.20%, N 0.005 to 0.
It is made of martensite steel containing 1%, Mo 3.5% or less, W 3.5% or less, B-free or 0.015% or less and Co 1-10%, and the rotor body has a weight ratio of C 0.06 to 0.0.
14%, Si 0.15% or less, Mn 1% or less, Cr8-
12%, Ni 0.1-1.0%, V 0.05-0.3%, N
b 0.01 to 0.20%, N 0.005 to 0.1%, Mo
More than 0.5% and 3.5% or less, W3.5% or less, B0.0
A rotor for a steam turbine, which is made of martensitic steel containing 05 to 0.03% and Co to 10%, and in which the body portion has an alloy composition having higher high-temperature strength or lower weldability than the journal portion. shaft.
設された動翼と、該動翼への水蒸気の流入を案内する静
翼及び該静翼を保持する内部ケーシングを有する高圧,
中圧又は高中圧よりなる蒸気タービンにおいて、前記ロ
ータシャフトは重量で、C0.05〜0.20%,Si
0.15%以下,Mn0.03〜1.5%,Cr9.5〜1
3%,Ni0.05〜1.0%,V0.05〜0.35%,
Nb0.01〜0.20%,N0.005〜0.06%,M
o0.5%を越え3.5%以下,W3.5%以下,Co1〜
10%,B0.0005〜0.03%を含み、78%以上
のFeを有する高強度マルテンサイト鋼からなり、前記
ロータシャフトの軸受部分が胴部より低強度又は溶接性
が高いマルテンサイト鋼からなることを特徴とする蒸気
タービン。2. A high pressure having a rotor shaft, a rotor blade planted on the rotor shaft, a stator vane for guiding the inflow of water vapor into the rotor blade, and an inner casing for holding the stator vane,
In a steam turbine of medium or high intermediate pressure, the rotor shaft has a weight of C0.05 to 0.20%, Si
0.15% or less, Mn 0.03 to 1.5%, Cr 9.5 to 1
3%, Ni 0.05-1.0%, V 0.05-0.35%,
Nb 0.01 to 0.20%, N 0.005 to 0.06%, M
o More than 0.5% and 3.5% or less, W3.5% or less, Co1-
10%, B 0.0005 to 0.03%, high-strength martensitic steel having 78% or more of Fe, and the bearing portion of the rotor shaft is made of martensitic steel having lower strength or higher weldability than the body. A steam turbine characterized by becoming.
ビン又は高中圧タービン及び低圧タービンを備えた蒸気
タービン発電プラントにおいて、前記高圧タービン及び
中圧タービン又は高中圧タービンは初段動翼への水蒸気
入口温度が610〜660℃、前記低圧タービンは初段
動翼への水蒸気入口温度が380〜475℃、前記高圧
タービン及び中圧タービンの前記水蒸気入口温度にさら
されるロータシャフト又は、該ロータシャフトと動翼,
静翼及び内部ケーシングの少なくとも1つとがCr8〜
13重量%及びTa0.01〜0.20重量%を含有する
高強度マルテンサイト鋼よりなり、前記ロータシャフト
の軸受部分が胴部より低強度又は溶接が高いマルテンサ
イト鋼によって構成されることを特徴とする蒸気タービ
ン発電プラント。3. A steam turbine power plant comprising a high-pressure turbine, an intermediate-pressure turbine and a low-pressure turbine or a high-intermediate-pressure turbine and a low-pressure turbine, wherein the high-pressure turbine and the intermediate-pressure turbine or the high-intermediate turbine have a steam inlet temperature to a first-stage rotor blade. 610 to 660 ° C., the low-pressure turbine has a steam inlet temperature to the first stage rotor blade of 380 to 475 ° C., and the rotor shaft exposed to the steam inlet temperature of the high-pressure turbine and the intermediate-pressure turbine, or the rotor shaft and the rotor blade,
At least one of the vane and the inner casing is made of Cr8-
A high-strength martensitic steel containing 13% by weight and Ta 0.01-0.20% by weight, wherein the bearing portion of the rotor shaft is made of martensitic steel having a lower strength or higher welding than the body. And steam turbine power plant.
設された動翼と、該動翼への水蒸気の流入を案内する静
翼及び該静翼を保持する内部ケーシングを有し、前記水
蒸気の前記動翼の初段に流入する温度が600〜660
℃及び圧力が250kg/cm2以上又は150〜200kg
/cm2 である高圧,中圧又は高中圧タービンよりなる蒸
気タービンであって、前記ロータシャフト又は該ロータ
シャフトと動翼及び静翼の少なくとも初段とが前記動翼
の初段への流入蒸気温度に対応した温度での105 時間
クリープ破断強度が10kgf/mm2 以上であるCr9〜
13重量%及びTa0.01〜0.20重量%を含有する
全焼戻しマルテンサイト組織を有する高強度マルテンサ
イト鋼からなり、前記内部ケーシングが前記蒸気温度に
対応した温度での105 時間クリープ破断強度が10kg
f/mm2 以上であるCr8〜13重量%を含有するマル
テンサイト鋳鋼からなり、前記ロータシャフトの軸受部
分が胴部より低強度又は溶接性が高いマルテンサイト鋼
からなることを特徴とする蒸気タービン。4. A rotor shaft, a rotor blade embedded in the rotor shaft, a stator blade for guiding the inflow of water vapor into the rotor blade, and an inner casing for holding the stator blade. The temperature flowing into the first stage of the moving blade is 600 to 660.
℃ and pressure is 250kg / cm 2 or more or 150-200kg
/ Cm 2 of a high-pressure, medium-pressure or high-medium pressure turbine, wherein the rotor shaft or the rotor shaft and at least the first stage of the moving blades and the stationary blades have a temperature of steam flowing into the first stage of the moving blades. 10 5 h creep rupture strength at the corresponding temperature is 10 kgf / mm 2 or more Cr9~
Made of high-strength martensitic steel having a fully tempered martensitic structure containing 13% by weight and Ta 0.01-0.20% by weight, the inner casing being 10 5 hours creep rupture strength at a temperature corresponding to the steam temperature. Is 10 kg
A steam turbine characterized by comprising martensitic cast steel containing 8 to 13% by weight of Cr, which is f / mm 2 or more, and a bearing portion of the rotor shaft comprising martensitic steel having lower strength or higher weldability than a body portion. .
設された動翼と、該動翼への水蒸気の流入を案内する静
翼及び該静翼を保持する内部ケーシングを有する高圧,
中圧又は高中圧よりなる蒸気タービンにおいて、前記ロ
ータシャフトは重量で、C0.05〜0.20%,Si
0.15%以下,Mn0.03〜1.5%,Cr9.5〜1
3%,Ni0.05〜1.0%,V0.05〜0.35%,
Ta0.01〜0.20%又はTa及びNbを合計量で
0.01〜0.20%,N0.005〜0.06%,Mo3.
5%以下,W1.0〜3.5%以下,Co1〜10%,B
0.0005〜0.03% を含み、78%以上のFeを
有する高強度マルテンサイト鋼からなり、前記ロータシ
ャフトの軸受部分が胴部より低強度又は溶接性が高いマ
ルテンサイト鋼からなることを特徴とする蒸気タービ
ン。5. A high pressure having a rotor shaft, a rotor blade embedded in the rotor shaft, a stator vane for guiding the inflow of water vapor into the rotor blade, and an inner casing for holding the stator vane.
In a steam turbine of medium or high intermediate pressure, the rotor shaft has a weight of C0.05 to 0.20%, Si
0.15% or less, Mn 0.03 to 1.5%, Cr 9.5 to 1
3%, Ni 0.05-1.0%, V 0.05-0.35%,
Ta 0.01 to 0.20% or Ta and Nb in the total amount of 0.01 to 0.20%, N 0.005 to 0.06%, Mo 3.
5% or less, W 1.0 to 3.5% or less, Co 1 to 10%, B
A high-strength martensitic steel containing 0.0005 to 0.03% and having Fe of 78% or more, wherein the bearing portion of the rotor shaft is made of martensitic steel having lower strength or higher weldability than the body portion. Characteristic steam turbine.
ビン又は高中圧タービン及び低圧タービンを備えた蒸気
タービン発電プラントにおいて、前記高圧タービン及び
中圧タービン又は高中圧タービンは初段動翼への水蒸気
入口温度が600〜660℃、前記低圧タービンは初段
動翼への水蒸気入口温度が380〜475℃、前記高圧
タービン及び中圧タービン又は高中圧タービンの前記水
蒸気入口温度にさらされるロータシャフト、又は該ロー
タシャフトと動翼,静翼及び内部ケーシングの少なくと
も1つとがCr8〜13重量%及びTa0.01〜0.2
0重量%を含有する高強度マルテンサイト鋼によって構
成され、かつ前記低圧タービンの最終段動翼の〔翼長さ
(インチ)×回転数(rpm)〕の値が125,000以上であること
を特徴とする蒸気タービン発電プラント。6. A steam turbine power plant comprising a high-pressure turbine, an intermediate-pressure turbine and a low-pressure turbine, or a high-intermediate pressure turbine and a low-pressure turbine, wherein the high-pressure turbine and the intermediate-pressure turbine or the high-intermediate turbine have a steam inlet temperature to a first-stage rotor blade. Is 600 to 660 ° C., the low-pressure turbine has a steam inlet temperature to the first-stage rotor blades of 380 to 475 ° C., and the rotor shaft is exposed to the steam inlet temperature of the high-pressure turbine and the intermediate-pressure turbine or the high-intermediate-pressure turbine, or the rotor shaft. And at least one of the moving blades, the stationary blades, and the inner casing have a Cr content of 8 to 13% by weight and a Ta content of 0.01 to 0.2.
0% by weight of high-strength martensitic steel, and the final stage rotor blade of the low-pressure turbine [blade length
The value of (inch) × rotation speed (rpm)] is 125,000 or more.
設された動翼と、該動翼への水蒸気の流入を案内する静
翼及び該静翼を保持する内部ケーシングを有する高圧,
中圧又は高中圧一体型蒸気タービンであって、前記ロー
タシャフトと前記動翼及び静翼の少なくとも初段とが重
量で、C0.05〜0.20%,Si0.15% 以下,M
n0.03〜1.5%,Cr9.5〜13%,Ni0.05
〜1.0%,V0.05〜0.35%,Ta0.01〜0.
20%又はTa及びNbの合計量0.01〜0.20%,N
0.01〜0.06%,Mo3.5%以下,W3.5%以
下,Co1〜10%,B0.0005〜0.03%を含
み、78%以上のFeを有する高強度マルテンサイト鋼
からなり、前記内部ケーシングは重量でC0.06〜0.
16%,Si0.5%以下,Mn1%以下,Ni0.2〜
1.0%,Cr8〜12%,V0.05〜0.35%,N
b0.01〜0.15%,N0.01〜0.1%,Mo1.
5%以下,W1〜4%,B0.0005〜0.003%を
含み、85%以上のFeを有する高強度マルテンサイト
鋼からなることを特徴とする蒸気タービン。7. A high pressure having a rotor shaft, a rotor blade embedded in the rotor shaft, a stator vane for guiding the inflow of water vapor into the rotor blade, and an internal casing for holding the stator vane,
An intermediate-pressure or high-intermediate-pressure integrated steam turbine, wherein the rotor shaft and at least the first stage of the moving blades and the stationary blades are by weight, C0.05 to 0.20%, Si 0.15% or less, M
n 0.03 to 1.5%, Cr 9.5 to 13%, Ni 0.05
~ 1.0%, V0.05-0.35%, Ta0.01-0.0.
20% or the total amount of Ta and Nb 0.01 to 0.20%, N
From a high-strength martensitic steel containing 0.01 to 0.06%, Mo 3.5% or less, W 3.5% or less, Co 1 to 10%, B 0.0005 to 0.03%, and Fe of 78% or more. The weight of the inner casing is 0.06 to 0.0.
16%, Si 0.5% or less, Mn 1% or less, Ni 0.2-
1.0%, Cr 8-12%, V 0.05-0.35%, N
b0.01-0.15%, N0.01-0.1%, Mo1.
A steam turbine comprising a high-strength martensitic steel containing 5% or less, W1 to 4%, B0.0005 to 0.003%, and Fe of 85% or more.
設された動翼と、該動翼への水蒸気の流入を案内する静
翼及び該静翼を保持する内部ケーシングを有する高圧,
中圧又は高中圧一体型蒸気タービンであって、前記ロー
タシャフト又は前記ロータシャフトと前記動翼及び静翼
の少なくとも初段とが重量で、C0.1〜0.25%,S
i0.15%以下,Mn1.5%以下,Cr8.5〜13
%,Ni0.05〜1.0%,V0.05〜0.5%,Nb
0.02〜0.20%,N0.01〜0.1%,Mo0.5
%を越え3.5%以下,W3.5%以下,Co1〜10%
及びB0.001〜0.030% を有し、80%以上の
Feを有する高強度マルテンサイト鋼からなることを特
徴とする蒸気タービン。8. A high pressure having a rotor shaft, a rotor blade planted in the rotor shaft, a stator vane for guiding the inflow of water vapor into the rotor blade, and an inner casing for holding the stator vane,
An intermediate-pressure or high-intermediate-pressure integrated steam turbine, wherein the rotor shaft or the rotor shaft and at least the first stage of the moving blades and the stationary blades are C0.1-0.25%, S by weight.
i 0.15% or less, Mn 1.5% or less, Cr 8.5 to 13
%, Ni 0.05 to 1.0%, V 0.05 to 0.5%, Nb
0.02 to 0.20%, N 0.01 to 0.1%, Mo 0.5
%, 3.5% or less, W3.5% or less, Co1-10%
And B 0.001 to 0.030% and consisting of a high-strength martensitic steel having 80% or more Fe.
ビン又は高中圧タービン及び低圧タービンを備えた蒸気
タービン発電プラントにおいて、前記高圧タービン及び
中圧タービン又は高中圧タービンは初段動翼への水蒸気
入口温度が600〜660℃、前記低圧タービンは初段
動翼への水蒸気入口温度が380〜475℃、前記高圧
タービン及び中圧タービン又は高中圧タービンの前記水
蒸気入口温度にさらされるロータシャフト、又は該ロー
タシャフトと動翼と静翼の少なくとも初段及び内部ケー
シングの少なくとも1つとが重量でCr8〜13% 及
びMo0.5%を越え1%未満を含有する高強度マルテ
ンサイト鋼によって構成され、かつ前記低圧タービンの
最終段動翼の〔翼長さ(インチ)×回転数(rpm)〕の値が1
25,000以上であることを特徴とする蒸気タービン発電プ
ラント。9. A steam turbine power plant comprising a high-pressure turbine, an intermediate-pressure turbine and a low-pressure turbine or a high-intermediate-pressure turbine and a low-pressure turbine, wherein the high-pressure turbine and the intermediate-pressure turbine or the high-intermediate turbine have a steam inlet temperature to a first-stage rotor blade. Is 600 to 660 ° C., the low-pressure turbine has a steam inlet temperature to the first-stage rotor blades of 380 to 475 ° C., and the rotor shaft is exposed to the steam inlet temperature of the high-pressure turbine and the intermediate-pressure turbine or the high-intermediate-pressure turbine, or the rotor shaft. At least the first stage of the moving blades and the stationary blades and at least one of the inner casings are made of a high-strength martensitic steel containing Cr 8 to 13% and Mo in excess of 0.5% and less than 1%, and The value of [blade length (inch) x rotation speed (rpm)] of the final stage rotor blade is 1
Steam turbine power plant characterized by over 25,000.
植設された動翼と、該動翼への水蒸気の流入を案内する
静翼及び該静翼を保持する内部ケーシングを有する高
圧,中圧又は高中圧一体型蒸気タービンであって、前記
ロータシャフトと前記動翼及び静翼の少なくとも初段と
が重量で、C0.05〜0.20%,Si0.15% 以
下,Mn0.03〜1.5%,Cr9.5〜13%,Ni
0.05〜1.0%,V0.05〜0.35%,Nb0.0
1〜0.20%,N0.01〜0.1%,Mo0.5%を越
え1%未満,W3.5% 以下,Co1〜10%,B0.
0005〜0.03%を含み、78%以上のFeを有す
る高強度マルテンサイト鋼からなり、前記内部ケーシン
グは重量でC0.06〜0.16%,Si0.5%以下,M
n1%以下,Ni0.2〜1.0%,Cr8〜12%,V
0.05〜0.35%,Nb0.01〜0.15%,N0.01
〜0.1%,Mo1.5%以下,W1〜4%,B0.00
05〜0.003% を含み、85%以上のFeを有する
高強度マルテンサイト鋼からなることを特徴とする蒸気
タービン。10. A high-pressure, medium-pressure or a rotor shaft, a rotor blade embedded in the rotor shaft, a stator vane guiding the inflow of water vapor into the rotor blade, and an internal casing holding the stator vane. A high-intermediate-pressure integrated steam turbine, wherein the rotor shaft and at least the first stage of the moving blades and the stationary blades are by weight, C 0.05 to 0.20%, Si 0.15% or less, and Mn 0.03 to 1.5. %, Cr 9.5 to 13%, Ni
0.05-1.0%, V0.05-0.35%, Nb0.0
1 to 0.20%, N 0.01 to 0.1%, Mo 0.5% to less than 1%, W 3.5% or less, Co 1 to 10%, B 0.
It is made of high-strength martensitic steel containing 0005 to 0.03% and 78% or more of Fe, and the inner casing has a weight of C0.06 to 0.16%, Si of 0.5% or less, and M.
n1% or less, Ni 0.2-1.0%, Cr 8-12%, V
0.05 to 0.35%, Nb 0.01 to 0.15%, N 0.01
~ 0.1%, Mo1.5% or less, W1-4%, B0.00
A steam turbine characterized by comprising a high-strength martensitic steel containing Fe of 85% or more, including 05 to 0.003%.
性良好なTa入りマルテンサイト鋼からなり、ロータ胴
部が前記マルテンサイト鋼より高温強度の高いTa入り
マルテンサイト鋼からなることを特徴とする蒸気タービ
ン用ロータシャフト。11. The rotor journal portion and the low temperature region are made of Ta-containing martensitic steel having good weldability, and the rotor body is made of Ta-containing martensitic steel having a higher high temperature strength than the martensitic steel. Rotor shaft for steam turbine.
比でC0.06〜0.14%,Si0.5%以下,Mn2%
以下,Cr7〜12%,Ni0.1〜1.0%,V0.05
〜0.3%,Ta0.01〜0.20%又はTa及びNb
を合計量で0.01〜0.20%,N0.005〜0.1
%,Mo1%以下,W1.0〜3.5%,B無添加又は0.
0030%以下及びCo1〜10%を含むマルテンサイト鋼
からなり、ロータ胴部が重量比でC0.06〜0.14
%,Si0.1% 以下,Mn1%以下,Cr8〜12
%,Ni0.1〜1.0%,V0.05〜0.3%,Ta
0.01〜0.20%又はTa及びNbを合計量で0.0
1〜0.20%,N0.005〜0.035%,Mo3.5%
以下,W3.5% 以下,B0.005〜0.03%及びC
o1〜10%を含むマルテンサイト鋼からなり、前記胴
部が前記ジャーナル部より高温強度が高いか又は溶接性
が低い合金組成を有することを特徴とする蒸気タービン
用ロータシャフト。12. A rotor journal portion and a low temperature region portion have a weight ratio of C0.06 to 0.14%, Si of 0.5% or less, and Mn of 2%.
Below, Cr 7-12%, Ni 0.1-1.0%, V0.05
~ 0.3%, Ta 0.01-0.20% or Ta and Nb
In the total amount of 0.01 to 0.20%, N 0.005 to 0.1
%, Mo 1% or less, W 1.0 to 3.5%, no B added or 0.
Made of martensitic steel containing less than 30% Co and 1-10% Co, and the rotor body has a weight ratio of C0.06-0.14.
%, Si 0.1% or less, Mn 1% or less, Cr 8 to 12
%, Ni 0.1-1.0%, V 0.05-0.3%, Ta
0.01 to 0.20% or Ta and Nb in a total amount of 0.0
1 to 0.20%, N 0.005 to 0.035%, Mo 3.5%
Below, W3.5% or below, B0.005-0.03% and C
A rotor shaft for a steam turbine, which is made of martensitic steel containing 1 to 10% of o and has an alloy composition in which the body portion has higher high-temperature strength or lower weldability than the journal portion.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9983496A JPH09287402A (en) | 1996-04-22 | 1996-04-22 | Rotor shaft for steam turbine, steam turbine power plant and steam turbine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9983496A JPH09287402A (en) | 1996-04-22 | 1996-04-22 | Rotor shaft for steam turbine, steam turbine power plant and steam turbine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09287402A true JPH09287402A (en) | 1997-11-04 |
Family
ID=14257853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9983496A Pending JPH09287402A (en) | 1996-04-22 | 1996-04-22 | Rotor shaft for steam turbine, steam turbine power plant and steam turbine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09287402A (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1996
- 1996-04-22 JP JP9983496A patent/JPH09287402A/en active Pending
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