JPH02185945A

JPH02185945A - 発電機用エンドリングの製造方法

Info

Publication number: JPH02185945A
Application number: JP15217989A
Authority: JP
Inventors: Masao Yamamoto; 正夫山本; Takashi Ebitani; 戎谷　隆; Mitsuo Kawai; 光雄河合; Koichi Tajima; 多嶋　孝一
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-06-16
Filing date: 1989-06-16
Publication date: 1990-07-20
Also published as: JPH0437152B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は耐食性に優れた発電機用の高Ｍ　ｎ　。

高Ｎ非磁性エンドリングの製造方法に関する。

（従来の技術）発電機用エンドリングは、発電機ロータが高速で回転し
ているときのロートルコイルの飛び出しをおさえるリン
グであり、回転時にエンドリングには極めて高い遠心力
が負荷する。従ってこの遠心力に十分耐えるためにエン
ドリングには高い耐力が要求される。また、エンドリン
グが強磁性体であるとエンドリング１１１に渦電流を発
生し、発電効率を低下させることから、エンドリングは
非磁性であることが要求される。

従来エンドリング材には５％Ｃｒ−１８％Ｍｎ系高Ｍｎ
非磁性鋼（オーステナイト系ステンレス鋼）が用いられ
ているが、よく知られているようにオーステナイト系ス
テンレス鋼は耐力が低く、熱処理による強化も期待でき
ないことから、エンドリンクは冷間加工により耐力を向
上させて用いられている。

ところで、高Ｍｎ非磁性鋼は非磁性を保持し、加工硬化
性を向上させ、また冷間加工による加工誘起マルテンサ
イトの生成を防ぐために多量のＣやＭｎを含んでいるが
、このような高Ｃ１高Ｍｎ化は非磁性鋼の耐食性、特に
耐孔食性を著しく低下させている。さらに、材料の冷間
加工率が上昇するに伴い、応力腐食割れ（以後ＳＣＣと
記す）感受性も高くなっている。例えばエンドリングは
従来耐力１１０ｋｇ／−級のものがｒ）ＦＪ発されてい
るが、発電機の大型化により、耐力１２０〜１３０ｋｇ
　／　ｍｒＡ級のものが要望されている。しかしながら
、耐力の上昇は冷間加工率を高めることになり、その結
果ＳＣＣの発生を更に高めることから、新たに耐ＳＣＣ
性に優れた高強度の発電機用エンドリングの開発が要望
されている。

また、エンドリングと発電機ロータ間には絶縁材が挿入
されており、海水ヒユームや発電機ロータの冷却水など
の腐食媒体が作用すると隙間腐食を発生し、エンドリン
グの信頼性の上で大きな問題となる。

（発明が解決しようとする課題）以上述べた如く、発電機の大型化に伴い、耐均一腐食性
、耐孔食性、耐隙間腐食性の他に耐ＳＣＣ性を兼ね備え
た高強度、非磁性の発電機用エンドリングの開発が要望
されている。

このような点に鑑み、本発明は、耐均一腐食性。

耐孔食性、耐隙間腐食性、耐ＳＣＣ性に優れた高強度、
非磁性の発電機用エンドリングの製造方法を提供するこ
とを目的としている。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段および作用）本発明はＣ量
を減じ、Ｎｕを高めることにより、従来のエンドリング
の欠点であるとされていた耐均一腐食性、耐孔食性、耐
隙間腐食性、耐ＳＣＣ性を向上させる発電機用エンドリ
ングの製造方法である。すなわち本発明は原料合金を溶
製する際に、窒素圧３〜１０気圧の雰囲気下で溶製する
工程を具備し、重量パーセントでクロム１２〜２０％、
マンガン１３〜２５％、炭素０．４％以下、窒素０．４
５％を越え１％まで、残部が実質的に鉄より成り、かつ
クロムとマンガンの総量が３０％以上である耐食性に優
れた非磁性鋼を得ることを特徴とした発電機用エンドリ
ングの製造方法及び、原料合金を溶製する際に、窒素圧
３〜１０気圧の雰囲気下で溶製する工程を具備し、重量
パーセントでクロム１２〜２０％、マンガン１３〜２５
％、炭素０．４％以下、窒素０．４５％を越え１％まで
、モリブデン５％以下、残部が実質的に鉄より成り、か
つクロムとマンガンの総量が３０％以上である耐食性に
優れた非磁性鋼を得ることを特徴とした発電機用エンド
リングの製造方法である。

つまり例えば第１図の部分断面図に示す如く、ロータシ
ャフト（１）の端部近傍においてコイルエンドターン（
２）、支持リング（３）の外周部にエンドリング（４）
が設けられている。なお図中（５）はロータシャフト（
１）中の中心孔を示す。

本発明方法において、原料合金を溶製する際に窒素圧３
〜１０気圧の雰囲気で溶製するのは、窒素圧が３気圧未
満では鋼中に所望の窒素を含有せしめる事ができず、又
１０気圧を超えると製造装置等が大型化し実用的ではな
い。

次に本発明に用いる非磁性鋼の組成限定理由を述べる。

炭素（Ｃ）：炭素はオーステナイト相を安定させ、強度
を向上させるが、過剰の添加は耐孔食性。

靭性を低下させることから上限を０．４％とする。

なお、耐孔食性１強度の観点からは０．３％以下とする
ことが望ましい。

窒素（Ｎ）：窒素は本発明上、特に重要な元素で、オー
ステナイト相（非磁性相）を安定させ、強度を向上させ
ると同時に耐孔食性、耐ＳＣＣ性を向上させるために０
．４５％を超える添加が必要である。しかし過剰の添加
は靭性を害すること、また窒素を添加するために高圧が
必要となることから上限を１％とするが、ミクロボアの
発生等の観点より０．４９〜０．８％、さらに好ましく
は０．５％を超え０．８％までとすることが望ましい。

ケイ素（Ｓｌ）　　：ケイ素は鋼の溶製時に脱酸剤とし
て作用するとともに湯流れ性をよくするが、過剰の添加
は靭性を害するため上限を２％とする。

好ましくは１．５ｗｔ％以下である。

クロム（Ｃｒ）　　ニクロムは非磁性を得るための炭素
量、窒素量、マンガン量を減少させ、また耐均一腐食性
、耐隙間腐食性を向上させるために１２％以上の添加が
必要であるが、過剰の添加はフェライト相を生成し非磁
性としての特性を減することから上限を２０％とする。

なお非磁性と耐隙間腐食性の両者を十分発揮させるため
には１３〜１７，５％とすることが望ましく、さらに実
用上は１５〜１７％とすることが好ましい。

マンガン（Ｍｎ）　　：マンガンはオーステナイト相を
安定させ、強度、加工硬化性、耐隙間腐食性を向上させ
るために１３％以上の添加が必要であるが、過剰の添加
は加工性を害することから上限を２５％とする。なお、
強度、非磁性、耐隙間腐食性、加工硬化性を勘案すると
１５〜２４％とすることが望ましく、さらに実用上は１
７〜２０２６とすることが好ましい。

モリブデン（Ｎｏ）　　：モリブデンは耐孔食性を向上
させるが、過剰の添加は靭性を害することから上限を５
％とする。好ましくは１〜２．５％とすることが好まし
い。

また、上記組成範囲において、マンガンとクロムの総量
が３０％以上でないと耐隙間腐食性が悪いことから、マ
ンガンとクロムは総量として３０％以上の添加が必要で
ある。好ましくは３４％以上である。

本発明方法により得た発電機用エンドリングは優れた耐
均一腐食性、耐孔食性、耐隙間腐食性。

耐ＳＣＣ性を有し、かつ冷間加工によっても加工誘起マ
ルテンサイトを形成せず非磁性としての特性を保つなど
優れた特性を有している。

以下実施例、比較例をもって本発明に係る発電機用エン
ドリングを詳細に説明する。

高周波誘導溶解炉により第１表に示す組成を有する非磁
性鋼を溶製した。なお、実施例１〜１１および比較例１
３〜２３は窒素圧３〜１０気圧の範囲内で調整して窒素
添加し第１表に示す如き組成の合金を得た。なお本発明
の発電機用エンドリングの製造に際しては、電弧炉消耗
電極形マーク炉、高周波誘導炉、エレクトロスラグ類、
抵抗炉などの溶解炉を用いＮ２ガス雰囲気中で溶解、鋳
造する。

本発明では高窒素化する必要があり、窒素の添加法とし
て、３〜１０気圧の窒素ガス雰囲気中で溶解を行うが、
Ｆｅ−Ｃｒ−ＮやＣｒ−Ｎなどの母合金中に窒素を含有
させる事を併用することができる。その後１２００〜９
００℃で熱間鍛造し、さらに１１００℃、２時間の固溶
化処理を施し水切した。その後、真応力が１３０ｋｇ／
−になるまで冷間加工を行ない、エンドリングモデル索
体を製作しひき続き３５０℃、２時間の歪取り処理を行
なった後、エンドリングモデル素体より試験用の板材を
切り出した。

腐食試験は全て、３％Ｎａ　Ｃ（１人工海水中にて３０
日間の浸漬試験を行なった。均一腐食、孔食については
目視観察、生成した孔食数、最大孔食深さを測定した。

なお、孔食数は表面積１６０−に発生した総孔食数であ
る隙間腐食は、直径３市のガラス棒と試験片を接触させ
、その腐食深さを測定した。ＳＣＣ試験は３点曲げ試験
法を用い、最大引張応力５０ｋｇ／−まで行ない、割れ
の有無を調べた、また磁気特性は真応力１３０ｋｇ／−
まで冷間加工したときの比透磁率の大きさを透磁重訂を
用いてａＰＩ定した。これらの結果をまとめて第２表に
示す。

以下令白第表第２表より、明らかなように、比較例１〜１２の従来の
高Ｍｎ非磁性鋼で構成されたものは耐均一腐食性１耐孔
食性、耐隙間腐食性１体ＳＣＣ性を兼ね備えておらずま
た、単にＮｌｌを高めた比較１１１１１３〜２１のもの
は耐孔食性、耐ＳＣＣ性には優れているが、Ｃｒｍが少
ないことから耐隙間腐食性に劣り、高強度発電機用エン
ドリングとしては十分ではない。また比較例２３はＮｉ
が少ない場合を示し、耐孔食性、耐隙間腐食性に劣って
いた。本発明に係る実施例１〜１１のものは耐均一腐食
性、耐孔食性、耐隙間腐食性、耐ＳＣＣ性に優れており
、また磁気特性も従来材と変らないことから十分発電機
用エンドリングとしての使用に適していることが判る。

［発明の効果］以上説明した如く、本発明方法による発電機用エンドリ
ングは極めて優れた耐食性を有し、かつ高強度であるこ
とから、工業上すこぶる有用なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は発電機用エンドリング近傍の部分断面１・・・
ロータシャフト３・・・支持リング２・・・コイルエンドターン４・・・エンドリング

Claims

【特許請求の範囲】１）原料合金を溶製する際に、窒素圧３〜１０気圧の雰
囲気下で溶製する工程を具備し、重量パーセントでクロ
ム１２〜２０％、マンガン１３〜２５％、炭素０．４％
以下、窒素０．４５％を越え１％まで、残部が実質的に
鉄より成り、かつクロムとマンガンの総量が３０％以上
である耐食性に優れた非磁性鋼を得ることを特徴とした
発電機用エンドリングの製造方法。２）原料合金を溶製する際に、窒素圧３〜１０気圧の雰
囲気下で溶製する工程を具備し、重量パーセントでクロ
ム１２〜２０％、マンガン１３〜２５％、炭素０．４％
以下、窒素０．４５％を越え１％まで、モリブデン５％
以下、残部が実質的に鉄より成り、かつクロムとマンガ
ンの総量が３０％以上である耐食性に優れた非磁性鋼を
得ることを特徴とした発電機用エンドリングの製造方法
。