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JP3362371B2 - Steam turbine and steam turbine power plant - Google Patents

Steam turbine and steam turbine power plant

Info

Publication number
JP3362371B2
JP3362371B2 JP22720599A JP22720599A JP3362371B2 JP 3362371 B2 JP3362371 B2 JP 3362371B2 JP 22720599 A JP22720599 A JP 22720599A JP 22720599 A JP22720599 A JP 22720599A JP 3362371 B2 JP3362371 B2 JP 3362371B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
steam
pressure turbine
stage
turbine
blade
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Application number
JP22720599A
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Japanese (ja)
Other versions
JP2000054803A (en
Inventor
正男 志賀
平賀  良
武志 小野田
暢夫 清水
範雄 山田
光男 栗山
貴志夫 日高
重義 中村
寛 福井
利夫 藤田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
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  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は新規な高効率高温蒸
気タービンに係り、特に主蒸気温度と再熱蒸気温度の両
方又はいずれかが610〜660℃の蒸気タービンとそ
れを用いた蒸気タービン発電プラントに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel high-efficiency high-temperature steam turbine, and more particularly to a steam turbine having a main steam temperature and / or a reheat steam temperature of 610 to 660 ° C. and a steam turbine power generation using the steam turbine. Regarding the plant.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の蒸気タービンは蒸気温度最大56
6℃,蒸気圧力246atg であった。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。これらの高効率タービ
ン用材料にはロータ材として1Cr−1Mo−1/4V
フェライト系低合金鍛鋼や、11Cr−1Mo−V−N
b−N鍛鋼,ケーシング材として1Cr−1Mo−1/
4Vフェライト系低合金鋳鋼や、11Cr−1Mo−V
−Nb−N鋳鋼が知られ、特にこれらの材料として高温
強度のより高い材料としては、特開昭62−180044号及び
特開昭61−23749 号公報に示されているオーステナイト
系合金、特開平4−147948号公報,特開平2−290950号公
報,特開平4−371551 号公報に示されているマルテンサ
イト鋼が知られている。
2. Description of the Related Art A conventional steam turbine has a maximum steam temperature of 56.
The temperature was 6 ° C and the vapor pressure was 246 atg. However, from the viewpoint 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. These high-efficiency turbine materials include 1Cr-1Mo-1 / 4V as a rotor material.
Ferrite low alloy forged steel, 11Cr-1Mo-VN
bN forged steel, 1Cr-1Mo-1 / as casing material
4V ferritic low alloy cast steel and 11Cr-1Mo-V
-Nb-N cast steel is known, and particularly, as these materials having higher high temperature strength, austenitic alloys disclosed in JP-A-62-180044 and JP-A-61-23749, The martensitic steels disclosed in JP-A-4-147948, JP-A-2-290950 and JP-A-4-371551 are known.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】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蒸気タービン及び火力発電プラント
システムについては全く考慮されていない。
Although the above publication discloses a rotor material, a casing material and the like, as described above, the steam turbine and the thermal power plant system associated with higher temperatures are not considered at all.

【0004】更に、超高温高圧蒸気タービンとしては特
開昭62−248806号公報にて知られているが、プラント全
体システムについては全く考慮されていない。
Further, an ultrahigh temperature and high pressure steam turbine is known from Japanese Patent Laid-Open No. 62-248806, but no consideration is given to the entire plant system.

【0005】本発明の目的は、蒸気温度610〜660
℃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及びそれを用いた蒸気タービ
ン発電プラントを提供するにある。
An object of the present invention is to make steam temperatures 610 to 660.
(EN) It is possible to provide a steam turbine having a high heat efficiency that enables a high temperature of ℃ by a ferritic heat-resistant steel and a steam turbine power plant using the same.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、高圧タービン
と中圧タービンとが連結され、タンデムに2台連結され
た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は初段動翼へ
の水蒸気入口温度が610〜660℃(好ましくは61
5〜640℃より好ましくは620〜630℃)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380〜475℃(好ましくは400〜430℃)の
範囲に対し、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動翼の全段,静翼の全段及
び内部ケーシングがCr8〜13重量%を含有する高強
度マルテンサイト鋼からなり、前記高圧タービン及び中
圧タービンのロータシャフトが重量で、C0.05〜0.
20%,Si0.15% 以下,Mn0.05〜1.5%,
Cr9.5〜13%,Ni0.05〜1.0%,V0.0
5〜0.35%,Nb0.01〜0.20%,N0.01〜
0.06%,Mo0.05〜0.5% ,W1.0〜4.0
%,Co2〜10%,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
からなることを特徴とする蒸気タービン発電プラントに
ある。
The present invention relates to a steam turbine power plant having a low-pressure turbine in which a high-pressure turbine and an intermediate-pressure turbine are connected and two units are connected in tandem, wherein the high-pressure turbine and the intermediate-pressure turbine are The steam inlet temperature to the first stage moving blade is 610 to 660 ° C (preferably 61 ° C).
5 to 640 ° C., preferably 620 to 630 ° C.), the low pressure turbine has a steam inlet temperature to the first stage moving blades of 380 to 475 ° C. (preferably 400 to 430 ° C.). and all stages of the moving blades Ru exposed to the steam inlet temperature of the intermediate-pressure turbine, all the stages and the inner casing of the vane is made from a high strength martensite steel containing Cr8~13 wt%, the high-pressure turbine and the medium
The rotor shaft of the pressure turbine is by weight, C0.05-0.5.
20%, Si 0.15% or less, Mn 0.05-1.5%,
Cr 9.5 to 13%, Ni 0.05 to 1.0%, V0.0
5 to 0.35%, Nb 0.01 to 0.20%, N 0.01 to
0.06%, Mo 0.05-0.5%, W 1.0-4.0
%, Co2 to 10%, B 0.0005 to 0.03%
High strength martensitic steel containing at least 78% Fe
It consists of a steam turbine power plant.

【0007】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610〜660℃及び圧力が250kg/cm2以上(好
ましくは246〜316kg/cm2)又は170〜200kg
/cm2 である蒸気タービンであって、前記ロータシャフ
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℃,625℃,640℃,650℃,66
0℃)に対応した温度での105 時間クリープ破断強度
が15kg/mm2以上(好ましくは17kg/mm2以上)であ
るCr9.5〜13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10kg/mm2 以上(好ましくは10.
5kg/mm2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
ビンにある。
Further, the present invention comprises 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 610 to 660 ° C. and the pressure is 250 kg / cm 2 or more (preferably 246 to 316 kg / cm 2 ) or 170 to 200 kg.
/ Cm 2 of the steam turbine, wherein the rotor shaft and at least the first stage of the moving blades and the stationary blades have respective steam temperatures (preferably 610 ° C, 625 ° C, 640 ° C, 650 ° C, 66 ° C).
9.5 to 13% by weight of Cr (preferably 10.5 to 11.5%) having a 10 5 hour creep rupture strength of 15 kg / mm 2 or more (preferably 17 kg / mm 2 or more) at a temperature corresponding to 0 ° C).
5% by weight), which is made of high-strength martensitic steel having a fully tempered martensite structure, and the inner casing has a 10 5 hour creep rupture strength of 10 kg / mm 2 or more (preferably at a temperature corresponding to each steam temperature). Is 10.
The steam turbine is characterized by comprising a martensitic cast steel containing 8 to 9.5 wt% of Cr (5 kg / mm 2 or more).

【0008】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
ングを有する蒸気タービンにおいて、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が重量で、C
0.05〜0.20%,Si0.15%以下,Mn0.05
〜1.5%,Cr9.5〜13%,Ni0.05〜1.0
%,V0.05〜0.35%,Nb0.01〜0.20%,
N0.01〜0.06%,Mo0.05〜0.5%,W1.
0〜4.0%,Co2〜10%,B0.0005〜0.0
3%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%,Nb0.01〜0.15%,N0.01〜0.8
%,Mo1%以下,W1〜4%,B0.0005〜0.0
03%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にあ
る。
Further, according to the present invention, a steam 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. In the turbine, at least the first stage of the rotor shaft, the moving blades and the stationary blades is the weight, and C
0.05 to 0.20%, Si 0.15% or less, Mn 0.05
~ 1.5%, Cr 9.5-13%, Ni 0.05-1.0
%, V0.05 to 0.35%, Nb0.01 to 0.20%,
N0.01-0.06%, Mo0.05-0.5%, W1.
0-4.0%, Co2-10%, B0.0005-0.0
It consists of a high-strength martensitic steel containing 3% and having at least 78% Fe, the inner casing having a C0.
06-0.16%, Si 0.5% or less, Mn 1% or less,
Ni 0.2-1.0%, Cr 8-12%, V 0.05-0.0.
35%, Nb 0.01 to 0.15%, N 0.01 to 0.8
%, Mo1% or less, W1-4%, B0.0005-0.0
A steam turbine comprising a high-strength martensitic steel containing 03% and having 85% or more Fe.

【0009】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
ングを有する高圧蒸気タービンにおいて、前記動翼は1
0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
5200〜5500mm)及び前記静翼が設けられた部分
での最小直径(D)が600mm以上(好ましくは620
〜700mm)であり、前記(L/D)が8.0〜9.0(好
ましくは8.3〜8.7)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ことが好まし
い。
Further, according to the present invention, a high pressure having a rotor shaft, a rotor blade planted in the rotor shaft, a stator vane guiding the inflow of water vapor into the rotor blade, and an inner casing holding the stator vane. In the steam turbine, the moving blade is 1
The rotor shaft has 0 or more stages, the first stage is a double flow, and the rotor shaft has a bearing center distance (L) of 5000 mm or more (preferably 5200 to 5500 mm) and a minimum diameter (D) in a portion where the vanes are provided. 600mm or more (preferably 620)
To 700 mm) and the (L / D) is 8.0 to 9.0 (preferably 8.3 to 8.7), and is made of high strength martensitic steel containing 9 to 13% by weight of Cr. preferable.

【0010】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
ングを有す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5200mm以上(好ましく
は5300〜5800mm)及び前記静翼が設けられた部
分での最小直径(D)が620mm以上(好ましくは62
0〜680mm)であり、前記(L/D)が8.2〜9.2
(好ましくは8.5〜9.0)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ことが好ま
しい。
Further, 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. In the pressure steam turbine, the rotor blades have 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. The rotor shaft has a bearing center distance (L) of 5200 mm. Above (preferably 5300 to 5800 mm) and the minimum diameter (D) at the portion where the vanes are provided is above 620 mm (preferably 62)
0 to 680 mm) and the (L / D) is 8.2 to 9.2.
9 to 13% by weight of Cr (preferably 8.5 to 9.0)
It is preferably made of a high-strength martensitic steel containing.

【0011】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8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7200mm以上(好ましくは
7400〜7600mm)及び前記静翼が設けられた部分
での最小直径(D)が1150mm以上(好ましくは12
00〜1350mm)であり、前記(L/D)が5.4〜
6.3(好ましくは5.7〜6.1)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が40インチ以上であ
るTi基合金からなることが好ましい。
Further, according to the present invention, there is provided a low-pressure rotor 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 the steam turbine, the rotor blades are symmetrically provided with eight 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 7200 mm or more ( 7400 to 7600 mm) and the minimum diameter (D) at the portion where the vanes are provided is 1150 mm or more (preferably 12).
0 to 1350 mm) and the (L / D) is 5.4 to
Ni 3.25 which is 6.3 (preferably 5.7 to 6.1)
It is preferably made of a Ni-Cr-Mo-V low alloy steel containing 4.25% by weight, and the final stage rotor blade is preferably made of a Ti-based alloy having a blade length of 40 inches or more.

【0012】さらに、本発明は、高圧タービンと中圧タ
ービンとが連結され、タンデムに2台連結された低圧タ
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℃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少なくとも初
段動翼がCr9.5〜13 重量%を含有するマルテンサ
イト鋼からなり、前記高圧タービン及び中圧タービンの
ロータシャフトが重量で、C0.05〜0.20%,Si
0.15% 以下,Mn0.05〜1.5%,Cr9.5〜
13%,Ni0.05〜1.0%,V0.05〜0.35
%,Nb0.01〜0.20%,N0.01〜0.06%,
Mo0.05〜0.5% ,W1.0〜4.0%,Co2〜
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るること
を特徴とする蒸気タービン発電プラントにある。
Further, according to the present invention, in a steam turbine power plant including a low-pressure turbine in which a high-pressure turbine and an intermediate-pressure turbine are connected and two units are connected in tandem, the high-pressure turbine and the intermediate-pressure turbine are connected to the first-stage rotor blades. Has a steam inlet temperature of 610 to 660 ° C., the low pressure turbine has a steam inlet temperature to the first stage moving blade of 380 to 475 ° C., the first stage moving blade planting portion of the rotor shaft of the high pressure turbine and the metal of the first stage moving blade. The temperature should not fall below 40 ° C (preferably 20 to 35 ° C lower than the steam temperature) below the steam inlet temperature to the first-stage moving blade of the high-pressure turbine, and the first-stage moving blade of the rotor shaft of the intermediate-pressure turbine should be planted. Part and the metal temperature of the first-stage rotor blade are 75 ° C. or higher than the steam inlet temperature to the first-stage rotor blade of the intermediate-pressure turbine (preferably 50 to 50 0 ℃ lower) as not rotate under the high-pressure turbine and even without least the intermediate pressure turbine Ri Do martensitic steel stage moving blade contains Cr9.5~13 wt%, the high-pressure turbine and the intermediate pressure turbine of
Rotor shaft weight is C0.05-0.20%, Si
0.15% or less, Mn 0.05-1.5%, Cr 9.5-
13%, Ni 0.05-1.0%, V0.05-0.35
%, Nb 0.01 to 0.20%, N 0.01 to 0.06%,
Mo 0.05-0.5%, W 1.0-4.0%, Co2-
10%, including B 0.0005 to 0.03%, 78% or more
In the steam turbine power plant according to claim Rukoto made of a high strength martensite steel having the Fe.

【0013】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該高圧タービ
ンに連結された中圧タービンと、2台の低圧タービンと
を有し、前記高圧タービン及び中圧タービンは初段動翼
への水蒸気入口温度が610〜660℃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380〜475
℃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
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3〜1
0℃、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共に、前記高
圧タービン及び中圧タービンのロータシャフトが重量
で、C0.05〜0.20%,Si0.15% 以下,Mn
0.05〜1.5%,Cr9.5〜13%,Ni0.05〜
1.0%,V0.05〜0.35%,Nb0.01〜0.2
0%,N0.01〜0.06%,Mo0.05〜0.5%
,W1.0〜4.0%,Co2〜10%,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ることを特徴とする石炭燃焼火
力発電プラントにある。
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 including a generator having a power generation output of 1000 MW or more, preferably 2 units, the steam turbine includes a high-pressure turbine, an intermediate-pressure turbine connected to the high-pressure turbine, and two low-pressure turbines. A high-pressure turbine and a medium-pressure turbine have a steam inlet temperature of 610 to 660 ° C. to the first-stage moving blade, and the low-pressure turbine has a steam inlet temperature of 380 to 475 to the first-stage moving blade.
C. and steam heated by the superheater of the boiler to a temperature higher than the steam inlet temperature to the first-stage moving blades of the high-pressure turbine by 3 ° C. or more (preferably 3-10 ° C., more preferably 3-7 ° C.). The steam that has flowed into the first-stage moving blade of the high-pressure turbine and has exited from the high-pressure turbine is heated by the reheater of the boiler at a temperature of 2 ° C. or more (preferably 2-10 ° C.) from the steam inlet temperature to the first-stage moving blade of the intermediate-pressure turbine. (More preferably 2 to 5 ° C.) It is heated to a high temperature and flows into the first-stage moving blade of the intermediate-pressure turbine, and the steam discharged from the medium-pressure turbine is fed to the first-stage moving blade of the low-pressure turbine by the economizer of the boiler. 3 ° C or more (preferably 3 to 1) from the steam inlet temperature of
0 ° C., with more preferably to flow into the first stage rotor blades 3 to 6 ° C.) the heated high temperature low-pressure turbine, the high
The rotor shafts of the pressure turbine and medium-pressure turbine are heavy
And C0.05 to 0.20%, Si 0.15% or less, Mn
0.05-1.5%, Cr 9.5-13%, Ni 0.05-
1.0%, V0.05-0.35%, Nb0.01-0.2
0%, N 0.01 to 0.06%, Mo 0.05 to 0.5%
, W1.0-4.0%, Co2-10%, B0.0005
High strength, containing ~ 0.03% and having Fe of 78% or more
It is a coal-fired thermal power plant characterized by being made of martensitic steel .

【0014】さらに、本発明は、前述の低圧蒸気タービ
ンにおいて、前記初段動翼への水蒸気入口温度が380
〜475℃(好ましくは400〜450℃)であり、前
記ロータシャフトは重量で、C0.2〜0.3%,Si
0.05%以下,Mn0.1%以下,Ni3.25〜4.2
5%,Cr1.25〜2.25%,Mo0.07〜0.20
%,V0.07〜0.2%及びFe92.5% 以上である
低合金鋼からなることが好ましい。
Furthermore, according to the present invention, in the above-mentioned low-pressure steam turbine, the steam inlet temperature to the first stage moving blade is 380.
˜475 ° C. (preferably 400˜450 ° C.), and the rotor shaft has C0.2-0.3% by weight and Si.
0.05% or less, Mn 0.1% or less, Ni 3.25 to 4.2
5%, Cr 1.25 to 2.25%, Mo 0.07 to 0.20
%, V0.07 to 0.2%, and Fe 92.5% or more, preferably made of a low alloy steel.

【0015】本発明は、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35〜2
10mm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0.6〜1.0(好ましくは0.6
5〜0.95)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。
According to the present invention, in the above-mentioned high-pressure steam turbine, the moving blade has 7 or more stages (preferably 9 to 12 stages) and the blade length is 35 to 2 from the upstream side to the downstream side of the steam flow.
The rotor shaft has a diameter of 10 mm, and the diameter of the moving blade is larger than the diameter of the portion corresponding to the stationary blade. The axial width of the moving portion is three stages or more (preferably, the downstream side is larger than the upstream side). 4 to 7 steps), and the ratio to the blade length is 0.6 to 1.0 (preferably 0.6).
5 to 0.95), it is preferable that it becomes smaller from the upstream side to the downstream side.

【0016】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段以上及び翼部長さが前記水蒸気
流の上流側から下流側で35〜210mm有し、隣り合う
各段の前記翼部長さの比は1.2 以下(好ましくは1.
10〜1.15)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 above-mentioned high-pressure steam turbine,
In the present invention, the moving blade has 7 stages or more and the blade length is 35 to 210 mm from the upstream side to the downstream side of the steam flow, and the ratio of the blade lengths of adjacent stages is 1.2 or less (preferably 1.
10 to 1.15), the ratio gradually increases on the downstream side,
It is preferable that the length of the blade is larger on the downstream side than on the upstream side.

【0017】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段以上及び翼部長さが前記水蒸気
流の上流側から下流側で35〜210mm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0.65〜1.8(好ましくは0.7〜1.
7)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。
Further, in the above-mentioned high-pressure steam turbine,
According to the present invention, the rotor blade has seven stages or more and the blade portion length is 35 to 210 mm from the upstream side to the downstream side of the steam flow, and the axial width of the portion of the rotor shaft corresponding to the stationary blade portion is the above-mentioned. The downstream side has two or more stages (preferably 2
(4 steps) Gradually small, and the ratio of the moving blade to the downstream blade length is 0.65 to 1.8 (preferably 0.7 to 1.).
In the range of 7), it is preferable that the ratio gradually decreases toward the downstream side.

【0018】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(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100〜300mm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3〜6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0.45〜0.75(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こと
が好ましい。
According to the present invention, in the above-mentioned medium-pressure steam turbine, the moving blades are symmetrically arranged in six stages or more (preferably 6 to 9).
Step) having a double-flow structure and a blade length of 100 to 300 mm from the upstream side to the downstream side of the water vapor flow, and the diameter of the rotor blade embedded portion of the rotor blade is larger than the diameter of the portion corresponding to the stationary blade, The axial width of the implant portion is gradually increased in the downstream side in two steps or more (preferably 3 to 6 steps) as compared with the upstream side, and the ratio to the blade length is 0.45 to 0.75. (Preferably 0.5-0.7)
It is preferable that the diameter becomes smaller from the upstream side to the downstream side.

【0019】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10
0〜300mm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
きくなっていることが好ましい。
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 10 from the upstream side to the downstream side of the steam flow.
The length of the adjacent blades is 0 to 300 mm, and 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 preferable that it is large.

【0020】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10
0〜300mm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
0.45〜1.60(好ましくは0.5〜1.5)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。
Further, in the above-mentioned medium-pressure steam turbine according to the present invention, the moving blade has a double-flow structure having symmetrically six stages or more, and the blade length is 10 from the upstream side to the downstream side of the steam flow.
0 to 300 mm, and the axial width of the portion of the rotor shaft corresponding to the stationary vane portion is 2 on the downstream side compared to the upstream side.
The number of stages is gradually reduced by more than one stage (preferably 3 to 6 stages), and the ratio of the moving blade to the downstream blade length is 0.45 to 1.60 (preferably 0.5 to 1.5). It is preferable that the ratio is gradually reduced toward the downstream side.

【0021】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8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90〜1300mm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)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0.15〜1.0(好ましくは0.1
5〜0.91)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 low-pressure steam turbine according to the present invention, the moving blades are symmetrically arranged in eight stages or more (preferably 8 to 8 stages).
(10 stages) having a double-flow structure and a blade length of 90 to 1300 mm from the upstream side to the downstream side of the steam flow, and the diameter of the rotor blade on which the rotor blade is implanted is larger than the diameter of the portion corresponding to the stationary blade. The axial width of the implanted portion is gradually increased in the downstream side by 3 steps or more (preferably 4 to 7 steps) as compared with the upstream side, and the ratio to the blade length is 0.15 to 1. 0 (preferably 0.1)
5 to 0.91), it is preferably smaller from the upstream side to the downstream side.

【0022】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90〜1300mm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1.2〜1.7(好ましくは1.3〜1.6)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こと
が好ましい。
Further, the present invention is the above-described low-pressure steam turbine, wherein the moving blade has a double-flow structure having symmetrically eight stages or more and the blade portion length is 90 to 1300 mm from the upstream side to the downstream side of the steam flow, The blade length of each adjacent stage is larger on the downstream side than on the upstream side, and the ratio is gradually within the range of 1.2 to 1.7 (preferably 1.3 to 1.6). It is preferable that the ratio is large on the downstream side.

【0023】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90〜1300mm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)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。
Further, in the low-pressure steam turbine according to the present invention, the moving blade has a double flow structure having symmetrically eight stages or more and the blade length is 90 to 1300 mm from the upstream side to the downstream side of the steam flow, The axial width of the portion of the rotor shaft corresponding to the stationary blade portion is gradually increased in the downstream side by 3 or more steps (preferably 4 to 7 steps) as compared with the upstream side, and is adjacent to the moving blade. The ratio to the matching downstream blade length is 0.2 to 1.4 (preferably 0.25 to 1.
In the range of 25), it is preferable that the ratio gradually decreases toward the downstream side.

【0024】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
する高圧蒸気タービンにおいて、前記動翼は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0.84〜0.88)であり、前記
ロータシャフトの前記動翼部植込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)であること
が好ましい。
The present invention is a high-pressure steam turbine having a rotor shaft, a rotor blade planted on the rotor shaft, a stator vane guiding the inflow of water vapor into the rotor blade, and an inner casing holding the stator vane. In, the moving blade has seven 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 diameter corresponding to the stationary blade is gradually increased in two or more stages (preferably 2 to 4 stages) on the upstream side of the steam flow as compared to the downstream side. The width between the last stage and the front stage is 0.75 to 0.95 times (preferably 0.8) times the width between the second stage and the third stage of the moving blade.
.About.0.9 times, more preferably 0.84 to 0.88), and the width of the rotor shaft in the axial direction of the moving blade portion is not less than three stages (preferably at the downstream side of the steam flow compared to the upstream side). Is 4 to 7 steps), and the axial width of the final stage of the moving blade is 1 to 2 times (preferably 1.4 to 4) the axial width of the second stage. It is preferably 1.7 times).

【0025】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
する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
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0.55〜0.8倍(好ましくは0.6〜0.
7倍)であり、前記ロータシャフトの前記動翼部植込部
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
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〜
1.5 倍)であることが好ましい。
According to the present invention, a medium pressure steam 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 the turbine, the moving blade has six stages or more, 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 diameter corresponding to the stationary blade is gradually increased in two stages or more (preferably 3 to 6 stages) on the upstream side of the steam flow as compared to the downstream side. The width between the last stage and the front stage is 0.55-0.8 times (preferably 0.6-0.0) times the width between the first stage and the second stage of the moving blade.
7 times), and the width of the rotor shaft in the axial direction of the moving blade portion implantation portion is gradually increased in two or more stages (preferably 3 to 6 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 2) the axial width of the first stage.
It is preferably 1.5 times).

【0026】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
する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1.5〜2.5倍
(好ましくは1.7〜2.2倍)であり、前記ロータシャ
フトの前記動翼部植込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初段の軸方向の幅に対して2〜3倍
(好ましくは2.2〜2.7倍)であることが好ましい。
The present invention is a low-pressure steam turbine 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 internal casing for holding the stator vane. In the above, the moving blade has a double-flow structure having eight or more steps symmetrically, 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 diameter corresponding to the blade is gradually increased on the upstream side of the steam flow in three steps or more (preferably 4 to 7 steps) as compared with the downstream side, and the final stage of the moving blade. The width between the front and the front of the rotor blade is 1.5 to 2.5 times (preferably 1.7 to 2.2 times) the width between the first stage and the second stage of the rotor blade. The axial width of the moving blade part of the moving part is smaller in the downstream side of the steam flow than in the upstream side. 3 or more steps (preferably 4 to 7)
The axial width of the final stage of the moving blade is 2 to 3 times (preferably 2.2 to 2.7 times) the axial width of the first stage. Preferably there is.

【0027】以上の高圧,中圧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
対して同様の構造とできるものである。
The structure of the high pressure, medium pressure and low pressure turbines described above can be the same structure for any of the steam temperatures used of 610 to 660 ° C.

【0028】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 equation should be adjusted to 4 to 8 components. Is preferred.

【0029】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 casing material made of the heat-resistant cast steel of the present invention, tempered martensite (δ
It is preferable to adjust the Cr equivalent calculated by the following equation to 4 to 10 in order to adjust the alloy composition so as to have a structure of ferrite 5% or less) and obtain high temperature temperture, low temperature toughness and high fatigue strength. .

【0030】Cr当量=Cr+6Si+4Mo+1.5
W+11V+5Nb−40C−30N−30B−2Mn
−4Ni−2Co 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 In the 12Cr heat-resistant steel of the present invention, especially when used in steam at 621 ° C or higher, 625 ° C, 10 5 h creep rupture strength 10 kgf / mm 2 or higher, room temperature impact absorption energy 1 kgf-m. The above is preferable.

【0031】(1)本発明における蒸気タービンの高圧
と中圧のロータ,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。
(1) The reasons for limiting the composition of the ferritic heat-resisting steel constituting the high pressure and medium pressure rotors, blades, nozzles, inner casing fastening bolts and intermediate pressure part first stage diaphragm of the steam turbine in the present invention will be explained.

【0032】Cは焼入性を確保し、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 %を超えると高温に長
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。
C is an essential element for ensuring hardenability, precipitating carbides in the tempering heat treatment process to enhance high temperature strength, and 0.05% or more is necessary for obtaining high tensile strength. It is an element, but if it exceeds 0.20%, the metal structure becomes unstable when exposed to high temperature for a long time, and the long-term creep rupture strength decreases, so it is 0.05-0.20%.
Limited to Desirably 0.08 to 0.13%,
In particular, 0.09 to 0.12% is preferable.

【0033】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% を超え
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 can be obtained with less Mn. Further, the larger the amount of Mn, the better the workability.

【0034】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 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%
It is below, and particularly preferably less than 0.04%.

【0035】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%を超える
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0.3〜0.7%、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.
If it is less than 5%, the effect is not sufficient, and if it exceeds 1.0%, the creep rupture strength is lowered, which is not preferable. Particularly, it is preferably 0.3 to 0.7%, more preferably 0.4 to 0.65%.

【0036】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%
を超えると有害な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 essential element for enhancing the high temperature strength and the 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%. Particularly, it is preferably 10 to 12%, more preferably 10.8 to 11.8%.

【0037】Mo添加は、高温強度向上のために行われ
る。しかし、本発明鋼の様に1%を超えるWを含む場合
には、0.5 %以上のMo添加は靭性及び疲労強度を低
下させるので、0.5%以下に制限される。特に0.05
〜0.45%、より0.1〜0.2 %が好ましい。
Mo is added to improve high temperature strength. However, in the case where the steel of the present invention contains more than 1% W, addition of 0.5% or more of Mo lowers the toughness and fatigue strength, so it is limited to 0.5% or less. Especially 0.05
.About.0.45%, more preferably 0.1 to 0.2%.

【0038】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
℃では1〜1.5% 、630℃では1.6〜2.0%、6
40℃では2.1〜2.5%、650℃では2.6〜3.0
%、660℃では3.1〜3.5%とするのが好ましい。
またWが3.5 %を超えるとδフェライトを生成して靭
性が低くなるので、1〜3.5 %に限定される。特に
2.4〜3.0%が好ましく、より2.5〜2.7%が好ま
しい。
W suppresses the coagulation and coarsening of carbides at high temperatures, and solid-solution strengthens the matrix, and therefore has the effect of significantly increasing the high-temperature long-term strength at 620 ° C. or higher. 620
1 to 1.5% at ℃, 1.6 to 2.0% at 630 ℃, 6
2.1-2.5% at 40 ° C, 2.6-3.0 at 650 ° C
%, And at 660 ° C., it is preferably 3.1 to 3.5%.
Further, when W exceeds 3.5%, δ ferrite is formed and the toughness becomes low, so the content is limited to 1 to 3.5%. In particular, 2.4 to 3.0% is preferable, and 2.5 to 2.7% is more preferable.

【0039】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% を超えると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.

【0040】NbはNbC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0.2
0%以下に抑える必要がある。また0.01%未満のN
b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 is a very effective element for precipitating NbC carbides and increasing the high temperature strength. However, if added in a too large amount, coarse eutectic NbC carbides are produced, especially in large steel ingots, and the strength is rather increased. 0.2 because it causes the precipitation of δ-ferrite which lowers the fatigue strength.
It is necessary to suppress it to 0% or less. N less than 0.01%
In b, the effect is insufficient. Especially 0.02 to 0.15%
However, 0.04 to 0.10% is more preferable.

【0041】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2.0 %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620
℃に対しては2〜3%、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 prior art. 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 2.0%. However, if added excessively, not only the larger effect cannot be obtained but also the ductility decreases. , The upper limit is 10%. Desirably 620
2-3% for ° C, 3.5-4 for 630 ° C.
5% to 5% to 640 ° C, 6.5% to 650 ° C to 7.5%, and 660 ° C to 8% to 9% are desirable.

【0042】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 %を超え
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 that distinguishes and characterizes the present invention from the prior art. 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%, toughness is lowered and creep rupture strength is also lowered. In particular, 0.01 to 0.03% is more preferable than 0.015%.
0.025% is preferable.

【0043】Bは粒界強度作用とM236炭化物中に固
溶し、M236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 %を超える
添加が有効であるが、0.03%を超えると溶接性や鍛
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。
[0043] 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, addition exceeding 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
0.02% is preferable.

【0044】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Nb
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 0.15% or less, Ti 0.1% or less and Zr 0.1% or less alone or in combination. If Ta is added more than 0.1%, Nb
Can be omitted.

【0045】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%,Ni0.
1〜1.0%,V0.05〜0.30%,N0.01〜0.0
6%,Mo0.05〜0.5%,W2〜3.5%,Co2〜
4.5%,B0.001〜0.030%,77% 以上のF
e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、
78%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。特に、C0.09〜0.20%,Mn0.1
〜0.7%,Ni0.1〜1.0%,V0.10〜0.30
%,N0.02〜0.05%,Mo0.05〜0.5%,W
2〜3.5%を含有し、630℃以下に対してはCo2
〜4%,B0.001〜0.01%及び630〜660℃に
対してはCo5.5〜9.0%,B0.01〜0.03%と
するのが好ましい。
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 not more than 0.15% for a steam temperature of 620 to 630 ° C.
Mn 0.05 to 1.0%, Cr 9.5 to 12.5%, Ni 0.
1-1.0%, V0.05-0.30%, N0.01-0.0
6%, Mo 0.05-0.5%, W2-3.5%, Co2-
F of 4.5%, B0.001-0.030%, 77% or more
What is constituted by steel having a fully tempered martensitic structure with e is preferred. Also, 635-660
The above Co content is 5 to 8% with respect to the steam temperature of ℃,
It is preferably constituted by a steel having a fully tempered martensitic structure with 78% 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. In particular, C 0.09 to 0.20%, Mn 0.1
~ 0.7%, Ni 0.1-1.0%, V 0.10-0.30
%, N 0.02 to 0.05%, Mo 0.05 to 0.5%, W
2 to 3.5%, Co2 for 630 ° C or less
˜4%, B0.001-0.01% and 630-660 ° C., Co is preferably 5.5-9.0% and B0.01-0.03%.

【0046】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 formula 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.

【0047】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、(1)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 material of 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 equation (1) must be 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 5 to 8 is preferable.

【0048】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 produce 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.

【0049】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 blade, nozzle, inner casing tightening bolt 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.

【0050】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5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。
In the steam turbine rotor shaft made of 12 wt% Cr martensitic steel in 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, and welding made of steel is performed. 5 to 10 layers of the overlay welding layer are formed by using a welding material, and the Cr content of the welding material from the first layer to any of the 2nd to 4th layers is sequentially decreased, and the 4th layer 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 2 from the Cr content of the base metal.
The amount of Cr is reduced to about 6 to 6% by weight, and the amount of Cr in the fourth and subsequent welding layers is set to 0.5 to 3% by weight (preferably 1 to 2.5% by weight).

【0051】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
ものであるが、その肉盛溶接は鋼中のB量の増加によっ
てきわめて困難になるので、より高強度とするためにB
量を0.02 %以上含有させるにはCr量1〜3%を有
する低合金鋼からなるスリーブを焼ばめ,はめ込みとす
る構造とするのが好ましい。スリーブの組成は後述する
肉盛層の組成とするものと同じである。
In the present invention, the overlay welding is preferable for improving the bearing characteristics of the journal portion in terms of the highest safety, but the overlay welding becomes extremely difficult due to the increase in the amount of B in the steel. Therefore, B for higher strength
In order to make the content of 0.02% or more, it is preferable to have a structure in which a sleeve made of a low alloy steel having a Cr content of 1 to 3% is shrink-fitted and fitted. The composition of the sleeve is the same as the composition of the overlay layer described below.

【0052】本発明法によって得られる肉盛溶接層は5
層〜10層とする必要がある。前述の如く、初層溶接層
としてCr量の急激な低下は高い引張残留応力の発生、
或いは溶接割れ発生の原因となることからその溶接材と
してのCr量を大幅に減らすことができないので、溶接
層数を多くして徐々にCr量を下げる必要があること、
更に表面層として所望のCr量をその所望の厚さとを確
保する必要があることから5層以上とすることが必要で
ある。尚、10層以上溶接してもそれ以上の効果は得ら
れない。蒸気タービンロータシャフトの如く大型構造材
としては、肉盛溶接層として母材からの組成の影響を受
けず、かつ所望の組成と所望の厚さとを形成する必要が
あるが、母材の影響のない厚さとして3層及びその上に
所望の特性のものを所望の厚さとする必要があり、その
厚さとして2層以上必要とし、一例として最終仕上げで
約18mm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5層の肉盛溶
接層が必要となる。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。
The overlay welding layer obtained by the method of the present invention is 5
It is necessary to have 10 to 10 layers. As described above, a sharp decrease in the Cr content in the first weld layer causes a high tensile residual stress,
Alternatively, since the amount of Cr as a welding material cannot be significantly reduced because it causes weld cracking, it is necessary to increase the number of weld layers and gradually reduce the amount of Cr.
Further, as the surface layer, it is necessary to secure a desired amount of Cr and a desired thickness thereof, so that it is necessary to make the number of layers to be 5 or more. Even if 10 or more layers are welded, no further effect can be obtained. As a large-scale structural material such as a steam turbine rotor shaft, it is necessary to form a desired composition and a desired thickness without being affected by the composition of the base material as the overlay welding layer. It is necessary to have a desired thickness of 3 layers and a desired property on it, and a required thickness of 2 layers or more. For example, a final finish of about 18 mm is required. In order to form such a thickness, five build-up welding layers are required 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 to 3%, Mo 0.1 to 1.5% and the balance Fe is preferable.

【0053】また、肉盛溶接層は初層より2層目〜4層
目のいずれかまでを順次Cr量を低下させるもので、肉
盛溶接にあたって層毎に徐々にCr含有量を低めた溶接
棒を用いて溶接すれば、初層溶接部のクロム含有量の大
幅な違いによる初層溶接部の延性低下の問題が生ぜず、
溶接割れを生じることなく所望の組成の肉盛溶接層を形
成することができる。これにより、本発明は母材と初層
部付近のクロム含有量が極端に差を示すことなく、しか
も最終層に上述の軸受特性の高い肉盛溶接層を形成する
ことができる。
Further, the overlay welding layer is one in which the Cr content is sequentially reduced from the first layer to any of the second to fourth layers. In overlay welding, the Cr content is gradually lowered for each layer. Welding with a rod does not cause the problem of reduced ductility of the first layer weld due to a large difference in the chromium content of the first layer weld,
It is possible to form a build-up weld layer having a desired composition without causing weld cracking. As a result, the present invention can form the build-up welded layer having high bearing characteristics as described above in the final layer without causing an extreme difference in the chromium content in the vicinity of the base material and the initial layer portion.

【0054】初層溶接に適用する溶接材としてはそのク
ロム含有量を母材のクロム量より2〜6重量%程度少な
くする。溶接材のCr量を母材より低い値として2%以
下では肉盛溶接層のCr量を十分に下げることができ
ず、効果が小さい。逆に、6%以上では母材と肉盛溶接
層との急激なCr量の低下につながり、このCr量の差
が熱膨張係数の差を生じ高い引張残留応力の発生、或い
は溶接割れ発生の原因となる。尚、高Crほど熱膨張係
数が小さいので、低Crとなる肉盛溶接層は母材より熱
膨張係数が大きく溶接後に高い引張残留応力が形成され
る。そのためより低Cr鋼での溶接は高い残留応力のた
め硬さが高く、また溶接割れ発生の原因となるので、溶
接材のCr量は母材のそれより少ない値として6%以下
とする必要がある。このような溶接材を使用することに
より初層溶接部のクロム含有量は母材と混合するため、
母材よりも約1〜3%低くなる程度にとどまり、良好な
溶接が得られる。
As a welding material applied to the first layer welding, the chromium content thereof is reduced by about 2 to 6% by weight from the chromium content of the base metal. When the amount of Cr in the welded material is set to a value lower than that of the base metal and is 2% or less, the amount of Cr in the overlay welding layer cannot be sufficiently reduced, and the effect is small. On the other hand, when the content is 6% or more, the amount of Cr in the base metal and the overlay welding layer is rapidly decreased, and the difference in the amount of Cr causes a difference in the coefficient of thermal expansion, resulting in the generation of high tensile residual stress or the occurrence of welding cracks. Cause. Since the higher Cr has a smaller coefficient of thermal expansion, the overlay welding layer having a lower Cr has a larger coefficient of thermal expansion than the base metal and a high tensile residual stress is formed after welding. Therefore, welding with a lower Cr steel has a high hardness due to high residual stress and causes weld cracking. Therefore, the Cr content of the welded material must be 6% or less, which is less than that of the base material. is there. By using such a welding material, the chromium content of the first layer weld is mixed with the base metal,
Only about 1 to 3% lower than that of the base metal, and good welding can be obtained.

【0055】本発明法において、4層以降を同じCr量
を有する鋼からなる溶接材を用いて形成することが必要
である。肉盛溶接において、3層目までは母材の組成の
影響を受けるが、4層目以降の肉盛溶接層の組成は用い
られる溶接材の組成によってのみ形成されるので、蒸気
タービンロータシャフトのジャーナル部として必要な特
性を満たすものを形成させることができる。従って、前
述のように蒸気タービンロータシャフトとしての大型構
造物として必要な肉盛溶接層は約18mmであるので、最
終層として必要な合金組成とその組成での必要な十分な
厚さを確保するために4層目以降を同じCr量の溶接材
によって2層以上溶接することになり前述のジャーナル
部として要求される特性を満足するものを十分な厚さを
もって形成させることができる。
In the method of the present invention, it is necessary to form the fourth and subsequent layers using a welding material made of steel having the same Cr content. In the overlay welding, the composition of the base metal is affected up to the third layer, but the composition of the overlay welding layers of the fourth and subsequent layers is formed only by the composition of the welding material used. It is possible to form a journal that satisfies the required characteristics. Therefore, as described above, since the overlay welding layer required for a large-scale structure as a steam turbine rotor shaft is about 18 mm, the alloy composition necessary for the final layer and the necessary and sufficient thickness for that composition are secured. Therefore, the fourth and subsequent layers are welded in two or more layers with a welding material having the same amount of Cr, so that a material satisfying the above-mentioned characteristics required for the journal portion can be formed with a sufficient thickness.

【0056】(2)本発明の高圧,中圧蒸気タービンの
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。
(2) Internal casing control valve box of high pressure and medium pressure steam turbine of the present invention, combination reheat valve box, main steam reed pipe, main steam inlet pipe, reheat inlet pipe, high pressure turbine nozzle box, middle The reasons for limiting the composition of the ferritic heat resistant steel constituting the pressure turbine first stage diaphragm, the high pressure turbine main steam inlet flange, the elbow, and the main steam stop valve will be explained.

【0057】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℃,1
5h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 main steam stop valve and control valve casing, 625 ℃, 1
A heat-resistant cast steel casing material having a creep rupture strength of 0 5 h 9 kgf / mm 2 or more and a room temperature impact absorption energy of 1 kgf-m or more can be obtained.

【0058】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、次式の各成分(重量%)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 each component (% by weight) of the following formula is set to 4 to 10 It is preferable to adjust.

【0059】Cr当量=Cr%+6Si%+4Mo%+
1.5W%+11V%+5Nb%−40C%−30N%
−30B%−2Mn%−4Ni%−2Co% 本発明の12Cr耐熱鋼においては、621℃以上の蒸
気中で使用されるので、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1kg
f−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℃,105hクリープ破
断強度10kgf/mm2以上,室温衝撃吸収エネルギー2k
gf−m以上であることが好ましい。
Cr equivalent = Cr% + 6Si% + 4Mo% +
1.5W% + 11V% + 5Nb% -40C% -30N%
-30B% -2Mn% -4Ni% -2Co% Since the 12Cr heat resistant steel of the present invention is used in steam at 621 ° C or higher, it has a creep rupture strength of 9 kgf / mm 2 or higher at 625 ° C, 10 5 h, and room temperature impact. Absorbed energy 1kg
It must be fm or more. Furthermore, in order to ensure higher reliability, creep rupture strength of 10 kgf / mm 2 or more at 625 ° C., 10 5 h, room temperature impact absorption energy of 2 k
It is preferably at least gf-m.

【0060】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%を超えると高温に
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、0.06〜0.16
%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 is reduced, so 0.06 to 0.16
Limited to%. It is particularly preferably 0.09 to 0.14%.

【0061】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%を超えても顕著な効
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0.02〜0.01 %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 significant effect. On the contrary, it reduces toughness and also creep rupture strength. In particular, 0.02 to 0.01% is preferable.

【0062】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%を超える多量の
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 of more than 1% lowers the creep rupture strength, especially in the range of 0.4 to 0.7.
% Is preferred.

【0063】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.

【0064】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 %
を超えると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 an 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.

【0065】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
超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 an element which is very effective in increasing the high temperature strength. However, if added in a too large amount, coarse eutectic Nb carbides are produced 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.
Further, 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 increasing 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.

【0066】Crは高強度及び高温酸化を改善する効果
がある。12%を超えると有害な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. When it exceeds 12%, it causes harmful δ-ferrite structure formation, and when 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 to 10%, more preferably 8.5 to 9.5%.

【0067】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
超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.

【0068】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.

【0069】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%を超える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 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%.

【0070】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 sufficient effects can be obtained by adding Ta 0.15% or less, Ti 0.1% or less and Zr 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.

【0071】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、(1)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 that the structure is preferably a tempered martensite structure. In order to obtain a tempered martensite structure, the Cr equivalent calculated by the equation (1) must be 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.

【0072】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%を超え
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、大形ケーシングのB含有量の上限は
0.0028%、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 0.0028%, preferably 0.0005 to 0.0025%, and more preferably 0.001 to 0.002%.

【0073】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
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。
Since the casing covers high-pressure steam at 620 ° C. or higher, high stress due to 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 to 2% for 620, 2.5 to 3.5% for 630 ° C, 4 to 5% for 640 ° C, 6
It is preferably 5.5 to 6.5% at 50 ° C and 7 to 8% at 660 ° C.

【0074】欠陥の少ないケーシングを作製するには、
鋳塊重量50トン前後と大形になるので、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 about 50 tons, it requires a high level of manufacturing technology. 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.

【0075】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出来ず、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℃,105 h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 in which it is heated to 1000 to 1100 ° C and then rapidly cooled, and then tempered twice in the order of 550 to 750 ° C and 670 to 770 ° C. A casing can be manufactured.
If the annealing and normalizing temperature is 1000 ° C. or less, 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 it by the above-mentioned manufacturing method can obtain a creep rupture strength of 10 kgf / mm 2 or higher at 625 ° C. for 10 5 h and a room temperature impact absorption energy of 1 kgf-m or higher. Can be a casing.

【0076】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%.

【0077】中圧蒸気タービン用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 for the medium-pressure steam turbine is preferably made of forged steel in addition to the cast steel.

【0078】(3)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%,Mo
0.1〜0.6%,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,M
n0.1%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。
(3) 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%, Mo
A low alloy steel having a fully tempered bainite structure having 0.1 to 0.6% and V0.05 to 0.25% is preferable, and is preferably manufactured by the same manufacturing method as the high pressure and medium pressure rotor shafts described above. . Especially, the amount of Si is less than 0.05%, M
n 0.1% or less, other than P, S, As, Sb, Sn, etc., the raw material is made to be 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.

【0079】(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, C0.05-0.2%, Si0.1-0.1%.
5%, Mn 0.2-1.0%, Cr 10-13%, Mo 0.
Fully tempered martensitic steel with 04-0.2% is preferred.

【0080】(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.

【0081】(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%,B
0.0005〜0.003%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%, N 0.03 to 0.08%, B
A fully tempered martensitic steel containing 0.0005 to 0.003% is preferred.

【0082】(ホ)低圧タービンの最終段動翼としてT
i合金が用いられ、特に40インチを超える長さに対し
てはAl5〜8重量%及びV3〜6重量%を有するTi
合金からなり、長いほどこれらの含有量の多いものを用
いることができる。特に、43インチにおいてはAl
5.5〜6.5%,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) T as the final stage rotor blade of the low pressure turbine
i alloy is used, in particular Ti with Al 5-8 wt% and V 3-6 wt% for lengths over 40 inches.
The longer the alloy is, the higher the content thereof can be used. Especially at 43 inches, Al
5.5-6.5%, V3.5-4.5%, 46-inch high strength material having Al4-7%, V4-7% and Sn1-3% is preferable.

【0083】(ヘ)高圧及び中圧蒸気タービン用外部ケ
ーシングにはC0.05〜0.20%,Si0.05〜0.
5%,Mn0.1〜1.0%,Ni0.1〜0.5%,Cr
1〜2.5%,Mo0.5〜1.5%,V0.1〜0.3%を
含み、好ましくはB0.001〜0.01%及びTi0.
2%以下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。
(F) The outer casing for high and medium pressure steam turbines has C0.05 to 0.20% and Si0.05 to 0.5.
5%, Mn 0.1-1.0%, Ni 0.1-0.5%, Cr
1 to 2.5%, Mo 0.5 to 1.5%, V 0.1 to 0.3%, preferably B 0.001 to 0.01% and Ti 0.
It is preferable to manufacture by a cast steel containing at least one of 2% or less and having a fully tempered bainite structure.

【0084】[0084]

【発明の実施の形態】(実施例1)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600℃〜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1に示す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (Embodiment 1) A steam temperature 600 ° C. to 649 ° C. pulverized coal direct combustion boiler and a steam turbine are required in order to improve thermal efficiency by improving steam conditions, triggered by a fuel soaring after an oil shock. It Table 1 shows an example of such a steam-conditioning boiler.

【0085】[0085]

【表1】 [Table 1]

【0086】このような高温化に伴って水蒸気酸化が生
じるので、従来の2.25 %Cr鋼に代えて8〜10%
Cr鋼を用いること、微粉炭直接燃焼ガスによる高温腐
食に対して硫黄分最大1%,塩素分最大0.1 %となる
ので、過熱管としてオーステナイトステンレス鋼管のC
r20〜25%,Ni20〜35%を含み、0.5%以下
の微量のAl,Ti,Mo0.5〜3%、より好ましくは
Nb0.5%以下を含む材料が用いられる。微粉炭直接
燃焼においては高温燃焼となるので、NOxの低減のた
め一次空気と微粉炭との燃焼火炎とその外周に還元炎を
形成させる内周空気及びその外周に二次空気を送ってよ
り高温の火炎を作るようなバーナを用いることが望まし
い。
Since steam oxidation occurs with such an increase in temperature, 8-10% is used instead of the conventional 2.25% Cr steel.
When Cr steel is used, the maximum sulfur content is 1% and the maximum chlorine content is 0.1% against high temperature corrosion due to pulverized coal direct combustion gas.
A material containing r of 20 to 25% and Ni of 20 to 35% and a trace amount of 0.5% or less of Al, Ti and Mo of 0.5 to 3%, and more preferably Nb of 0.5% or less is used. Since pulverized coal direct combustion results in high-temperature combustion, in order to reduce NOx, the combustion flame of primary air and pulverized coal and the inner peripheral air that forms a reducing flame on the outer periphery and the secondary air to the outer periphery are sent to achieve higher temperature. It is desirable to use a burner that creates a flame.

【0087】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 furnace width was 1050 MW, the furnace width was 31 m, and the furnace depth was 16 mm.
m, 1400 MW class, furnace width 34 m, furnace depth 18 m
Becomes

【0088】表2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、HP−IPにて3600r/min
及びLP2台で1800r/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(HP)の蒸気温度は625℃,250kg/cm2
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、170〜180kg/cm2 の圧力
で運転される。低圧部(LP)は蒸気温度は450℃で
入り、100℃以下,722mmHgの真空で復水器に送
られる。
Table 2 shows the main specifications of a 1050 MW steam turbine with a steam temperature of 625 ° C. In this embodiment, the final stage blade length in the cross-compound type four-flow exhaust, low-pressure turbine is 43 inches, and HP-IP is 3600 r / min.
And LP2 have a rotation speed of 1800 r / min, and are composed of the main materials shown in the table in the high temperature part. The steam temperature in the high pressure part (HP) is 625 ° C and the pressure is 250 kg / cm 2 , and the steam temperature in the intermediate pressure part (IP) is heated to 625 ° C by the reheater, and the pressure is 170 to 180 kg / cm 2 . Be driven. The low-pressure part (LP) enters at a steam temperature of 450 ° C. and is sent to a condenser at a temperature of 100 ° C. or less and a vacuum of 722 mmHg.

【0089】[0089]

【表2】 [Table 2]

【0090】図1は高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5.25 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
620mmであり、直径に対する長さの比は約8.5 であ
る。
FIG. 1 is a sectional view of the high pressure steam turbine. 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 the other side has 8
It is provided with steps. A stationary blade is provided corresponding to each of these moving blades. The rotor blade is a saddle type dovetail type, double tinon,
First stage wing length is about 35 mm. Length between axles is about 5.25 m
Also, the diameter of the smallest portion corresponding to the vane portion is about 620 mm, and the ratio of the length to the diameter is about 8.5.

【0091】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0.64 倍の大きさである。
The widths of the rotor blade implantation portions of the first stage and the last stage of the rotor shaft are substantially equal, and the stages are stepwise according to the downstream side in the second stage, the third to fifth stages, the sixth stage, and the seventh to eighth stages. It is smaller, and the axial width of the second implant is 0.64 times that of the final implant.

【0092】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.

【0093】本実施例においては後述する表3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65〜210mm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 3 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 length of the blade portion of the moving 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 final stage, and particularly from the second stage to the final stage depending on the output of the steam turbine. Is 65 to 210 mm,
The number of stages is 9 to 12, and the length of the blades in each stage is 1.10 to 1.15, which is the length that the downstream side is adjacent to the upstream side, and that ratio on the downstream side. Is gradually increasing.

【0094】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2段目から最終段で
0.65〜0.95であり、2段目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 implanted portion of the moving blade is larger than that of the portion corresponding to the stationary blade, and the width thereof is larger as the length of the blade portion of the moving blade is larger. The ratio of the width to the blade length of the moving blade is 0.65 to 0.95 from the second stage to the final stage, and gradually decreases from the second stage to the final stage.

【0095】また、各静翼に対応する部分のロータシャ
フトの幅は2段目と3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小さくなっている。その幅
の動翼の翼部長さに対する比率は0.7〜1.7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 reduced in each stage from the second stage and the third stage to the final stage and the front thereof. The ratio of the width to the blade length of the moving blade is 0.7 to 1.7, and becomes smaller from the upstream side to the downstream side.

【0096】図2は中圧蒸気タービンの断面図である。
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、3600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5.5mであり、
初段翼長さ約92mm,最終段翼長さ約235mmである。
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8.7 倍である。
FIG. 2 is a sectional view of the medium pressure steam turbine.
The medium-pressure steam turbine rotates the generator discharged together with the high-pressure steam turbine with the steam discharged from the high-pressure steam turbine to 625 ° C again by the reheater, and is rotated at a rotation speed of 3600 times / min. . The medium-pressure turbine has a medium-pressure inner casing 21 and an outer casing 22 similarly to the high-pressure turbine, and is provided with stationary vanes opposed to the medium-pressure rotor blade 17. The rotor blade 17 has two stages in six stages, and is provided on the left and right substantially symmetrically with respect to the longitudinal direction of the medium pressure axle (medium pressure rotor shaft). The distance between the bearing centers is about 5.5m,
The first stage blade length is about 92 mm and the last stage blade length is about 235 mm.
Dovetail is a reverse 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 distance between the bearings to the diameter is about 8.7 times.

【0097】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 this embodiment, the axial width of the blade impregnating 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.

【0098】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が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0.7 倍と小さくなる。
In the rotor shaft of this steam turbine, the diameter 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 last-stage rotor blade side. The width of the latter in the axial direction is about 0.7 times smaller than that of the former.

【0099】本実施例においては後述する表3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90〜350mm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 embodiment, the materials shown in Table 3 described later are used for the first stage blade and nozzle, and 12% Cr steel containing no W, Co and B is used. The length of the blade portion of the moving blade in this embodiment becomes 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 depending on the output of the steam turbine, and the length from 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 rate of 1.1 to 1.2.

【0100】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.
5〜0.7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 is larger as the blade length of the moving blade is larger. The ratio of the width to the blade length of the blade is 0 from the first stage to the last stage.
It is 5 to 0.7, and gradually decreases from the first stage to the last stage.

【0101】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小さくなっている。その幅の
動翼の翼部長さに対する比率は0.5〜1.5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 reduced 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 0.5 to 1.5 and becomes smaller from the upstream side to the downstream side.

【0102】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、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、Ti基合金が
使用され、いずれもダブルティノン,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。Ti基合金
は時効硬化処理が施され、重量でAl6%,V4%を含
むものである。ロータシャフト43はNi3.75%,
Cr1.75%,Mo0.4%,V0.15%,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1
280mm,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 turbines are connected in two tandems and have 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 final stage is 43 inches, Ti-based alloy is used, both have double tinon and saddle type dovetail, and the nozzle box 44 is a double flow type. The Ti-based alloy is age-hardened and contains 6% Al and 4% V by weight. The rotor shaft 43 is made of Ni 3.75%,
Cr 1.75%, Mo 0.4%, V 0.15%, C 0.25
%, Si 0.05%, Mn 0.10%, and a 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% Mo is used for 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 distance of the bearing 43 in this embodiment is 750.
At 0 mm, the diameter of the rotor shaft corresponding to the vane is about 1
280 mm, the diameter at the blade-implanted part is 2275 mm.
The distance between the bearing centers for this rotor shaft diameter is about 5.9.

【0103】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2.5 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 of the last stage gradually increases in four stages, and the width of the last stage is about 2.5 times larger than the width of the first stage.

【0104】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側に対して約1.9 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 final stage is about 1.9 times larger than that of the first stage.

【0105】本実施例における動翼の翼部長さは初段か
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の長さが90〜12
70mm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1.3〜1.6倍の割合で長
くなっている。
The blade length of the rotor blade in this embodiment becomes longer in each stage from the first stage to the last stage, and the length from the first stage to the last stage is 90 to 12 depending on the output of the steam turbine.
The blade length of each stage is 70 to 70 mm, and the length of the blades in each stage is 1.3 to 1.6 times as long as the downstream side is adjacent to the upstream side.

【0106】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 is larger as the blade length of the moving blade is larger. The ratio of the width to the blade length of the blade is 0 from the first stage to the last stage.
It is 15 to 0.91 and gradually decreases from the first stage to the last stage.

【0107】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小さくなっている。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 reduced 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.

【0108】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-capacity power plant.

【0109】図4は石炭燃焼高温高圧蒸気タービンプラ
ントの代表的なプラント構成図を示すものである。
FIG. 4 shows a typical plant construction diagram of a coal burning high temperature and high pressure steam turbine plant.

【0110】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51,高圧タービン5
2,中圧タービン53,低圧タービン54,低圧タービ
ン55,復水器56,復水ポンプ57,低圧給水加熱器
系統58,脱気器59,昇圧ポンプ60,給水ポンプ6
1,高圧給水加熱器系統63などより構成されている。
すなわち、ボイラ51で発生した超高温高圧蒸気は高圧
タービン52に入り動力を発生させたのち再びボイラ5
1にて再熱されて中圧タービン53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5
4,55に入り動力を発生させた後、復水器56にて凝
縮する。この凝縮液は復水ポンプ57にて低圧給水加熱
器系統58,脱気器59へ送られる。この脱気器59に
て脱気された給水は昇圧ポンプ60,給水ポンプ61に
て高圧給水加熱器63へ送られ昇温された後、ボイラ5
1へ戻る。
The high-temperature and high-pressure steam turbine plant in this embodiment is mainly a coal-fired boiler 51 and a high-pressure turbine 5.
2, medium pressure turbine 53, low pressure turbine 54, low pressure turbine 55, condenser 56, condensate pump 57, low pressure feed water heater system 58, deaerator 59, booster pump 60, feed water pump 6
1, a high pressure feed water heater system 63 and the like.
That is, the ultra-high temperature high-pressure steam generated in the boiler 51 enters the high-pressure turbine 52 to generate power, and then the boiler 5 again.
It is reheated at 1 and enters the intermediate pressure turbine 53 to generate power. This medium-pressure turbine exhaust steam is used for the low-pressure turbine 5
4, 55, and after generating power, the condenser 56 condenses. This condensate is sent to the low pressure feed water heater system 58 and the deaerator 59 by the condensate pump 57. The feed water degassed by the deaerator 59 is sent to the high pressure feed water heater 63 by the booster pump 60 and the water feed pump 61 to be heated, and then the boiler 5
Return to 1.

【0111】ここで、ボイラ51において給水は節炭器
64,蒸発器65,過熱器66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64を出た後、空気加熱器67に入り空気を加熱す
る。ここで、給水ポンプ61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 51, the feed water passes through the economizer 64, the evaporator 65, and the superheater 66 to become high-temperature and high-pressure steam. On the other hand, the boiler combustion gas that has heated the steam exits the economizer 64 and then enters the air heater 67 to heat the air. Here, to drive the water supply pump 61, a turbine for driving the water supply pump that operates with the extracted steam from the intermediate pressure turbine is used.

【0112】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51内
の節炭器64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 constructed 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 64 in the boiler 51 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.

【0113】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%,Mo0.25〜0.60%,
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93kg/mm2 以上,特に100
kg/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 place of the present embodiment, the same high pressure turbine,
The medium pressure turbine and the two low pressure turbines are connected in tandem, and a tandem compound-type power generation plant in which one generator is rotated to generate power can be similarly configured. As in the present embodiment, in a generator having an output of 1050 MW, a higher-strength generator shaft is used. In particular, C 0.15 to 0.30%, Si 0.3.
1-0.3%, Mn 0.5% or less, Ni 3.25-4.5
%, Cr 2.05 to 3.0%, Mo 0.25 to 0.60%,
It has a fully tempered bainite structure containing V0.05-0.20% and has a room temperature tensile strength of 93 kg / mm 2 or more, especially 100
kg / mm 2 or more, 50% FATT below 0 ° C, especially -20
The temperature is preferably below ℃, the magnetization force at 21.2 KG is below 985 AT / cm, and the total amount of P, S, Sn, Sb and As as impurities is 0.025% or below,
The Ni / Cr ratio is preferably 2.0 or less.

【0114】図5は高圧及び図6は中圧タービンロータ
シャフトの正面図である。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8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。
FIG. 5 is a high pressure and FIG. 6 is a front view of a medium pressure turbine rotor shaft. The high-pressure turbine shaft has a structure in which eight 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.

【0115】表3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、高圧及び中圧とを高
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
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 3 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 pressure and the medium pressure have a coefficient of thermal expansion of 12 × 10 −6 / ° C., which has a ferrite-type crystal structure in all of the high temperature portions, so that there is no problem due to the difference in coefficient of thermal expansion. .

【0116】高圧部及び中圧部のロータは、表3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1050m
m,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 the rotors of the high pressure part and the medium pressure part, 30 tons of heat resistant cast steel shown in Table 3 was melted in an electric furnace, carbon vacuum deoxidized, cast in a mold and forged to prepare an electrode rod. , Electroslag remelted so that this electrode rod melts from the upper part of cast steel to the lower part, rotor shape (diameter 1050m
m, length 3700 mm) was 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 obtained by an annealing heat treatment, heating to 1050 ° C., quenching with water spray cooling, tempering twice at 570 ° C. and 690 ° C., and cutting into the shapes 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.

【0117】高圧部及び中圧部のブレード及びノズル
は、同じく表3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 3 were also melted in a vacuum arc melting furnace to form the blade and nozzle material shape (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.

【0118】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3
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 3 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.

【0119】[0119]

【表3】 [Table 3]

【0120】表4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 4 shows the mechanical properties and heat treatment conditions obtained by cutting and investigating the main members of the high temperature steam turbine made of ferritic steel described above.

【0121】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≧13kgf/mm2,20℃衝撃吸収エ
ネルギー≧1.5kg−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。
As a result of investigating the central portion of the 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 ≧ 13 kgf / mm 2 , 20 ° C. shock absorption energy ≧ 1.5 kg-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.

【0122】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℃,105h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 characteristics of this blade,
It was confirmed that the characteristics (625 ° C, 10 5 h strength ≧ 15 kgf / mm 2 ) required for the first stage blade of a high-pressure and medium-pressure turbine were sufficiently satisfied. This demonstrates that a steam turbine blade that can be used in steam at 620 ° C. or higher can be manufactured.

【0123】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≧1kg−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. impact absorption energy ≧ 1 kg-m) required for high-pressure and medium-pressure turbine casings were sufficiently satisfied. It was confirmed that it was satisfactory and that welding was possible. This proves that a steam turbine casing that can be used in steam at 620 ° C. or higher can be manufactured.

【0124】[0124]

【表4】 [Table 4]

【0125】図7はロータシャフト材について105
間破断強度と温度との関係を示す線図を示したものであ
る。本発明に係る材料は610〜640℃の要求に満足
することが分かった。尚、12Crロータ材はB,W及
びCoを含まない従来材に係るものである。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the 10 5 hour breaking strength and the temperature of the rotor shaft material. It has been found that the material according to the invention meets the requirements of 610-640 ° C. The 12Cr rotor material is a conventional material containing no B, W and Co.

【0126】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 welded to the journal portion of the rotor shaft by overlay welding to improve the bearing characteristics. The overlay welding is as follows.

【0127】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5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 the test welding rod. Table 5 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.

【0128】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 170A and voltage 24.
V, speed is 26 cm / min.

【0129】[0129]

【表5】 [Table 5]

【0130】肉盛溶接を上述の供試母材表面に表6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 6 by combining the welding rods used for each layer to perform welding of 8 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.

【0131】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, interpass, stress relief annealing (SR) start temperature of 250 to 350 ° C., and SR treatment condition of 630 ° C. × 36 hours holding.

【0132】No.1,No.2及び3いずれも本発明のも
のであり、いずれも5層目以降の組成は表6に示すNo.
C及びDの組成であった。
No. 1, No. 2 and 3 are all those of the present invention, and the composition of the fifth layer and thereafter is No. 1 shown in Table 6.
The composition was C and D.

【0133】[0133]

【表6】 [Table 6]

【0134】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.

【0135】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.

【0136】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に
おいても同様に構成できるものである。
In place of this embodiment, a high pressure steam turbine, a medium pressure steam turbine and two low pressure steam turbines may be connected in tandem, and a tandem type power plant having 3600 rotations can be constructed in the same manner.

【0137】(実施例2)表7に示す組成の合金を真空
誘導溶解によって、10kgのインゴットに鋳造し、30
mm角の棒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100℃/h冷却の焼入れ,570℃×20
時間の一次焼戻しと690℃×20時間の二次焼戻し及
びブレードにおいては1100℃×1時間の焼入れ,7
50℃×1時間の焼戻しを行って、625℃,30kgf
/mm2 でクリープ破断試験を実施した。結果を表7に合
わせて示す。
Example 2 An alloy having the composition shown in Table 7 was cast into a 10 kg ingot by vacuum induction melting, and
It is a forged square rod. In the case of a large steam turbine rotor shaft, 1050
℃ × 5 hours 100 ℃ / h cooling quenching, 570 ℃ × 20
Hour primary tempering and 690 ° C × 20 hour secondary tempering, and blade 1100 ° C × 1 hour quenching, 7
Tempering at 50 ℃ × 1 hour, 625 ℃, 30kgf
The creep rupture test was carried out at / mm 2 . The results are also shown in Table 7.

【0138】表7からNo.1〜No.9の本発明合金は、
No.10の比較合金に比べて格段にクリープ破断寿命が
長いことがわかる。
From Table 7, the alloys of the present invention of No. 1 to No. 9 are
It can be seen that the creep rupture life is significantly longer than that of the No. 10 comparative alloy.

【0139】なお比較合金のうち、No.10は本発明合
金からCoを除去した合金である。図8はクリープ破断
強度に及ぼすCo量及び図9は同じくB量の影響を示す
線図である。図に示す如く、Co量が多い程クリープ破
断時間が向上しているが、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。
Of the comparative alloys, No. 10 is an alloy obtained by removing Co from the alloy of the present invention. FIG. 8 is a diagram showing the influence of Co amount on creep rupture strength, and FIG. 9 is a diagram showing the influence of B amount. As shown in the figure, the creep rupture time is improved as the amount of Co increases, but the increase in amount of Co is 600-
Since it tends to cause heat embrittlement when heated at 660 ° C., it is necessary to increase the strength and the toughness in the range of 620 to 630.
It is preferably 2 to 5% for ℃ and 5.5 to 8% for 630 to 660 ℃.

【0140】図に示すようにB量を高めると強度が低下
する傾向を有し、B含有量は0.03%以下が優れた強度を
示すことが分かる。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とな
る。
As shown in the figure, when the B content is increased, the strength tends to decrease, and it can be seen that the B content of 0.03% or less shows excellent strength. 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 amount of Co to 5 to 7.5%.

【0141】Nは本願実施例における600℃を超える
温度では少ない方が強化されることが明らかとなり、N
o.2の方がN量の多いNo.8に比べて強度が高いことか
らも明らかとなった。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 clarified that N was strengthened at a temperature higher than 600 ° C. in the example of the present application, and N was strengthened.
It became clear from the fact that o.2 has a higher strength than No. 8, which has a large amount of N. The N content is preferably 0.01 to 0.04%. Since N is hardly contained in the vacuum melting, it is added by the master alloy.

【0142】表7に示すように、本発明に係る合金は実
施例1の図7に示すようにいずれも高い強度を示すこと
は明らかである。実施例1に示すロータ材は本実施例の
No.2の合金に相当するものである。
As shown in Table 7, it is apparent that the alloys according to the present invention show high strength as shown in FIG. 7 of Example 1. The rotor material shown in Example 1 is No. 1 of this example. It corresponds to the alloy of No. 2.

【0143】図9に示すように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M
n量を0.03〜0.20%とするのが好ましい。
As shown in FIG. Mn amount of 8 is 0.
As is clear from the fact that those with a low content of 09% show a high strength when compared with the same amount of Co, M is required for further strengthening.
The n content is preferably 0.03 to 0.20%.

【0144】[0144]

【表7】 [Table 7]

【0145】(実施例3)表8は本発明の内部ケーシン
グ材に係る化学組成(重量%)を示す。試料は、大形ケ
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4
40mmの砂型に鋳込み,鋳塊を作製した。試料No.3〜
7は発明材であり、試料No.1及び2は従来材である。
試料No.1及びNo.2は現流タービンに使用されている
Cr−Mo−V鋳鋼及び11Cr−1Mo−V−Nb−
N鋳鋼である。試料は、1050℃×8h炉冷の焼鈍処
理後、大形蒸気タービンケーシングの厚肉部を想定して
次の条件で熱処理(焼準・焼戻し)した。
Example 3 Table 8 shows the chemical composition (% by weight) of the inner casing material of the present invention. As for the sample, assuming a thick part of a large casing, 200 kg is melted using a high frequency induction melting furnace, and the maximum thickness is 200 mm, width is 380 mm, and height is 4 mm.
It was cast in a sand mold of 40 mm to produce an ingot. Sample No.3〜
No. 7 is an invention material, and samples No. 1 and 2 are conventional materials.
Samples No. 1 and No. 2 are Cr-Mo-V cast steel and 11Cr-1Mo-V-Nb- used in the current turbine.
N cast steel. The sample was heat-treated (normalized / tempered) under the following conditions, assuming the thick portion of the large steam turbine casing, after the annealing treatment of 1050 ° C. × 8 h furnace cooling.

【0146】 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。
[0146] Weldability was evaluated according to JIS Z3158. The preheating, interpass and post-heating start temperatures were 150 ° C., and the post-heat treatment was 400 ° C. × 30 minutes.

【0147】[0147]

【表8】 [Table 8]

【0148】表9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℃,10
5 hクリープ破断強度及び溶接割れ試験結果を示す。
Table 9 shows tensile properties at room temperature, V at 20 ° C.
Notch Charpy impact absorption energy, 650 ℃, 10
5 h creep rupture strength and weld crack test results are shown.

【0149】適量のB,Mo及びWを添加した本発明材
(No.3,4,6,7)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℃,105h強度≧8kgf/mm2,20
℃衝撃吸収エネルギー≧1kg−m)を十分満足する。特
に、No.3,6及び7は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 %を超えると、溶接割れが発生
した。No.3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、M
o0.11 %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 materials of the present invention (No. 3, 4, 6, 7) to which appropriate amounts of B, Mo and W are added have the characteristics (625 ° C. 10 5 h strength ≧ 8 kgf / mm 2 , 20
Satisfies the impact absorption energy of ℃ ≧ 1kg-m). Particularly, Nos. 3, 6 and 7 show high values of 9 kgf / mm 2 or more. No welding cracks were observed in the material of the present invention,
Good weldability. As a result of investigating the relationship between the amount of B and weld cracking, when the amount of B exceeded 0.0035%, weld cracking occurred. There was a concern that the No. 3 one would break. Looking at the effect of Mo on mechanical properties, the amount of Mo is 1.18%
Many of them had a high creep rupture strength, but had a low impact value and could not satisfy the required toughness. On the other hand, M
In the case of 0.11%, although the toughness was high, the creep rupture strength was low and the required strength could not be satisfied.

【0150】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 investigating 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 of 621 ° C and the pressure of 250 kgf / cm 2 or higher are required for the high-pressure and medium-pressure inner casing of the high-temperature high-pressure turbine, and the main steam stop valve and control valve casing. 5 h Creep rupture strength 9 kgf / mm 2 or more, room temperature impact absorption energy 1 kgf-
A heat-resistant cast steel casing material of m or more 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 is 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.

【0151】[0151]

【表9】 [Table 9]

【0152】図10はW量とクリープ破断強度との関係
を示す線図である。図に示す如く、W量を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/mm2 以上の値が得られる。
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the W content and the creep rupture strength. As shown in the figure, when the W content is set to 1.0% or more, the strength is remarkably strengthened, and particularly at 1.5% or more, a value of 8.0 kg / mm 2 or more is obtained.

【0153】図11は105 時間破断強度と破断温度と
の関係を示す線図である。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。
FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the 10 5 hour breaking strength and the breaking temperature. No. 7 of the present invention sufficiently satisfied the required strength at 640 ° C or lower.

【0154】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1に記載の高圧部及び中圧部の内部ケーシ
ングを得た。
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 casings of the high pressure portion and the intermediate pressure portion described in Example 1. It was

【0155】前記の鋳鋼を1050℃×8h炉冷の焼鈍
熱処理後、1050℃×8h衝風冷の焼準熱処理,73
0℃×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
/mm2 ,20℃衝撃吸収エネルギー≧1kg−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。
After the annealing heat treatment of the above cast steel at 1050 ° C. × 8 h furnace cooling, the normalizing heat treatment of 1050 ° C. × 8 h blow air cooling, 73
Two temperings of 0 ° C. × 8 h furnace cooling were performed. 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 , 20 ° C shock absorption energy ≧ 1 kg-m) was sufficiently satisfied and it was confirmed that welding was possible.

【0156】(実施例4)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の蒸気温度を実施例1
の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%と加えることにより、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 4) In this embodiment, the steam temperatures of the high-pressure steam turbine and the intermediate-pressure steam turbine are set to those of Embodiment 1.
625 ° C. instead of 625 ° C., and the structure and size are obtained with substantially the same design as in Example 1. Here, what is different from the first embodiment is the rotor shaft of the high-pressure and medium-pressure steam turbine, the first-stage moving blades and the first-stage stationary blades, and the inner casing which are in direct contact with this temperature. As for these materials excluding the inner casing, the B content is increased to 0.01 to 0.03% and the Co content to 5 to 7% among the materials shown in the above Table 7, and the inner casing material of Example 1 is used. W amount 2
By increasing the content to ˜3% and adding Co to 3%, there is a great merit that the required strength is satisfied and the conventional design can be used. That is, in the present embodiment, the conventional design concept can be used as it is because all the structural materials exposed to high temperature are made of ferritic steel. still,
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.

【0157】更に、低圧蒸気タービンの蒸気温度は実施
例1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 the first embodiment.
As the rotor shaft itself, the material of Example 1 has sufficiently high strength, and thus a super clean material is also used.

【0158】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 implemented at the number of revolutions.

【0159】[0159]

【発明の効果】本発明によれば、610〜660℃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, martensitic heat-resistant and cast steel having high creep rupture strength and room temperature toughness at 610 to 660 ° C. can be obtained. 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.

【0160】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
全な大形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形ロータの製
造が可能である。
Conventionally, at such a temperature, an austenitic alloy had to be used, and therefore a large large rotor could not be manufactured from the viewpoint of manufacturability. It is possible to manufacture various large rotors.

【0161】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, the turbine can be rapidly started easily and is less susceptible to thermal fatigue damage. There are advantages.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るフェライト系鋼製高圧蒸気タービ
ンの断面構造図。
FIG. 1 is a sectional structural view of a ferritic steel high-pressure steam turbine according to the present invention.

【図2】本発明に係るフェライト系鋼製中圧蒸気タービ
ンの断面構造図。
FIG. 2 is a sectional structural view of a ferritic steel 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】本発明に係る石炭燃焼発電プラントの構成図。FIG. 4 is a configuration diagram of a coal burning power generation plant according to the present invention.

【図5】本発明に係る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 according to the present invention.

【図6】本発明に係る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 according to the present invention.

【図7】ロータシャフト材のクリープ破断強度を示す線
図。
FIG. 7 is a diagram showing the creep rupture strength of a rotor shaft material.

【図8】クリープ破断時間とCo量との関係を示す線
図。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between creep rupture time and Co content.

【図9】クリープ破断時間とB量との関係を示す線図。FIG. 9 is a graph showing the relationship between creep rupture time and B content.

【図10】クリープ破断強度とW量との関係を示す線
図。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between creep rupture strength and W content.

【図11】ケーシング材のクリープ破断強度を示す線
図。
FIG. 11 is a diagram showing the creep rupture strength of a casing material.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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、51…ボイラ、52…高圧タービン、5
3…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, 51 ... Boiler, 52 ... High-pressure turbine, 5
3 ... 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 feed pump, 63 ... High pressure feed water heater system, 64 ... Charcoal saver, 65 ...
Evaporator, 66 ... Superheater, 67 ... Air heater, 68 ... Generator.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 暢夫 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 山田 範雄 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 栗山 光男 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 日高 貴志夫 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 中村 重義 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 福井 寛 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 藤田 利夫 東京都千代田区神田駿河台四丁目6番地 株式会社 日立製作所内 (56)参考文献 特開 昭62−248806(JP,A) 特開 昭62−180044(JP,A) 特開 昭62−60845(JP,A) 特開 昭61−217554(JP,A) 特開 昭61−96026(JP,A) 特開 昭61−85502(JP,A) 特開 昭61−23749(JP,A) 特開 昭60−165358(JP,A) 特開 昭59−116360(JP,A) 特開 昭59−63305(JP,A) 特開 昭58−43303(JP,A) 特開 平5−113106(JP,A) 特開 平5−39702(JP,A) 特開 平4−371551(JP,A) 特開 平4−147948(JP,A) 特開 平2−290950(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01D 5/00 C22C 38/00 302 F01D 25/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Nobuo Shimizu Inventor No. 1-1, 3-chome, Sachimachi, Hitachi, Ibaraki Prefecture Hitachi Ltd. Hitachi factory (72) Inventor Norio Yamada 7-1, Omika, Hitachi, Ibaraki No. 1 Hitachi Ltd. in Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Mitsuo Kuriyama 7-1-1 Omika-cho, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi Ltd. Hitachi Research Institute (72) Inventor Takao Hidaka Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture 7-1, 1-1 Hitachi Research Laboratory, Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Shigeyoshi Nakamura 7-1, 1-1 Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi Ltd. Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Hiroshi Fukui Hitachi City, Ibaraki Prefecture 7-1-1 Omika-cho Hitachi Ltd. Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Toshio Fujita Kanda, Chiyoda-ku, Tokyo 4-6, Surugadai Hitachi Ltd. (56) Reference JP 62-248806 (JP, A) JP 62-180044 (JP, A) JP 62-60845 (JP, A) JP 61-217554 (JP, A) JP 61-96026 (JP, A) JP 61-85502 (JP, A) JP 61-23749 (JP, A) JP 60-165358 (JP , A) JP 59-116360 (JP, A) JP 59-63305 (JP, A) JP 58-43303 (JP, A) JP 5-113106 (JP, A) JP 5-39702 (JP, A) JP-A-4-371551 (JP, A) JP-A-4-147948 (JP, A) JP-A-2-290950 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F01D 5/00 C22C 38/00 302 F01D 25/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】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への入口温度が610〜660℃
である蒸気タービンであって、前記動翼の全段,静翼の
全段及び内部ケーシングがCr8〜13重量%を含有す
るマルテンサイト鋼からなり、前記ロータシャフトが重
量で、C0.05〜0.20%,Si0.15% 以下,M
n0.05〜1.5%,Cr9.5〜13%,Ni0.05
〜1.0%,V0.05〜0.35%,Nb0.01〜0.
20%,N0.01〜0.06%,Mo0.05〜0.5%
,W1.0〜4.0%,Co2〜10%,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ることを特徴とする蒸気タービ
ン。
1. 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 inlet temperature to the first stage of the moving blade is 610 to 660 ° C.
A steam turbine is, before all stages of kidou wing, Ri Do martensitic steel all stages and the inner casing of the stationary blade contains Cr8~13 wt%, the rotor shaft is heavy
Amount: C0.05-0.20%, Si 0.15% or less, M
n 0.05-1.5%, Cr 9.5-13%, Ni 0.05
~ 1.0%, V0.05 ~ 0.35%, Nb0.01 ~ 0.0.
20%, N 0.01 to 0.06%, Mo 0.05 to 0.5%
, W1.0-4.0%, Co2-10%, B0.0005
High strength, containing ~ 0.03% and having Fe of 78% or more
A steam turbine characterized by being made of martensitic steel .
【請求項2】前記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水蒸気の前記動翼の初段への入口温
度に対応した温度での105 時間クリープ破断強度が1
5kg/mm2 以上であるCr9〜13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水蒸気温度に
対応した温度での105 時間クリープ破断強度が10kg
/mm2 以上であるCr8〜12重量%を含有するマルテ
ンサイト鋳鋼からなる請求項1記載の蒸気タービン。
2. The 10 5 hour creep rupture strength at a temperature of the rotor shaft and at least the first stage of the moving blades and the stationary blades corresponding to the inlet temperature of the steam to the first stage of the moving blades is 1.
It is made of high-strength martensitic steel having a fully tempered martensite structure containing 9 to 13% by weight of Cr, which is 5 kg / mm 2 or more, and the inner casing has a 10 5 hour creep rupture strength at a temperature corresponding to the steam temperature. 10 kg
The steam turbine according to claim 1, wherein the steam turbine is made of a martensitic cast steel containing 8 to 12% by weight of Cr, which is not less than 1 / mm 2 .
【請求項3】記動翼及び静翼の少なくとも初段が重量
で、C0.05〜0.20%,Si0.15%以下,Mn0.
03〜1.5%,Cr9.5〜13%,Ni0.05〜1.
0%,V0.05〜0.35%,Nb0.01〜0.20
%,N0.01〜0.06%,Mo0.05〜0.5%,W
1.0〜3.5%,Co2〜10%,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C
0.06〜0.16%,Si0.5%以下,Mn1%以
下,Ni0.2〜1.0%,Cr8〜12%,V0.05
〜0.35%,Nb0.01〜0.15%,N0.01〜
0.1%,Mo1.5%以下,W1〜4%,B0.000
5〜0.003%を含み、85%以上のFeを有する高
強度マルテンサイト鋳鋼からなる請求項1又は2に記載
の蒸気タービン。
At least the first stage wherein before Kidotsubasa and vanes weight, C0.05~0.20%, Si0.15% or less, Mn0.
03-1.5%, Cr 9.5-13%, Ni 0.05-1.
0%, V0.05 to 0.35%, Nb0.01 to 0.20
%, N 0.01 to 0.06%, Mo 0.05 to 0.5%, W
1.0-3.5%, Co2-10%, B0.0005-0.
Made of high-strength martensitic steel containing 03% and having at least 78% Fe, the inner casing being C by weight
0.06 to 0.16%, Si 0.5% or less, Mn 1% or less, Ni 0.2 to 1.0%, Cr 8 to 12%, V 0.05
~ 0.35%, Nb0.01 ~ 0.15%, N0.01 ~
0.1%, Mo1.5% or less, W1-4%, B0.000
The steam turbine according to claim 1 or 2, which is made of high-strength martensitic cast steel containing 5 to 0.003% and having 85% or more Fe.
【請求項4】高圧タービン,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は前記水蒸気の初段動翼
への入口温度が610〜660℃であり、前記高圧ター
ビン及び中圧タービンの前記水蒸気にさらされる動翼の
全段,静翼の全段及び内部ケーシングがCr8〜13重
量%を含有するマルテンサイト鋼からなり、前記高圧タ
ービン及び中圧タービンのロータシャフトが重量で、C
0.05〜0.20%,Si0.15% 以下,Mn0.0
5〜1.5%,Cr9.5〜13%,Ni0.05〜1.0
%,V0.05〜0.35%,Nb0.01〜0.20
%,N0.01〜0.06%,Mo0.05〜0.5% ,
W1.0〜4.0%,Co2〜10%,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ることを特徴とする蒸気タービン
発電プラント。
4. A high-pressure turbine, the steam turbine power plant with a medium-pressure turbine and a low pressure turbine, the high pressure turbine and the intermediate pressure turbine Ri inlet temperature six hundred and ten to six hundred and sixty ° C. der to first stage rotor blade of the steam, It consists martensitic steel in which the high pressure turbine and all the stages of moving blades, wherein Ru is exposed to water vapor of the medium pressure turbine, all the stages and the inner casing of the stationary blade contains Cr8~13 wt%, the high data
The weight of the rotor and the rotor shaft of the medium-pressure turbine are C
0.05-0.20%, Si 0.15% or less, Mn 0.0
5 to 1.5%, Cr 9.5 to 13%, Ni 0.05 to 1.0
%, V0.05 to 0.35%, Nb 0.01 to 0.20
%, N 0.01 to 0.06%, Mo 0.05 to 0.5%,
W1.0-4.0%, Co2-10%, B0.0005-
High-strength material containing 0.03% and 78% or more Fe
A steam turbine power plant characterized by being made of lutensite steel .
【請求項5】高圧タービン,中圧タービン及び2台の低
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℃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動
翼の全段,静翼の全段及び内部ケーシングがCr9.5
〜13 重量%を含有するマルテンサイト鋼からなり、
前記高圧タービン及び中圧タービンのロータシャフトが
重量で、C0.05〜0.20%,Si0.15% 以下,
Mn0.05〜1.5%,Cr9.5〜13%,Ni0.0
5〜1.0%,V0.05〜0.35%,Nb0.01〜
0.20%,N0.01〜0.06%,Mo0.05〜0.
5% ,W1.0〜4.0%,Co2〜10%,B0.00
05〜0.03%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ることを特徴とする蒸気タ
ービン発電プラント。
5. A steam turbine power plant comprising a high-pressure turbine, a medium-pressure turbine, and two low-pressure turbines, wherein the high-pressure turbine and the medium-pressure turbine have a steam inlet temperature to a first stage moving blade of 610 to 660 ° C., and the low pressure. The turbine has a steam inlet temperature of 380 to 475 ° C. to the first-stage moving blade, and the metal temperature of the rotor blade of the high-pressure turbine and the metal temperature of the first-stage moving blade is steam to the first-stage moving blade of the high-pressure turbine. Keep the temperature below the inlet temperature by 40 ° C or less, and make sure that the metal temperature of the first stage rotor blade installation part and the first stage rotor blade of the rotor shaft of the intermediate pressure turbine is 75 ° C or more than the steam inlet temperature to the first stage rotor blade of the intermediate pressure turbine. All the stages of the moving blades of the high-pressure turbine and the intermediate-pressure turbine, all the stages of the stationary blades, and the inner casing are made of Cr9.5 so as not to go down.
Ri Do martensitic steel containing to 13% by weight,
The rotor shafts of the high-pressure turbine and the medium-pressure turbine are
By weight, C0.05 to 0.20%, Si 0.15% or less,
Mn 0.05-1.5%, Cr 9.5-13%, Ni 0.0
5 ~ 1.0%, V0.05 ~ 0.35%, Nb0.01 ~
0.20%, N 0.01 to 0.06%, Mo 0.05 to 0.
5%, W1.0-4.0%, Co2-10%, B0.00
High with Fe of 78% or more , including 05-0.03%
A steam turbine power plant characterized by being made of high- strength martensitic steel .
【請求項6】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
、中圧タービンと、2台の低圧タービンとを有し、前
記高圧タービン及び中圧タービンは初段動翼への水蒸気
入口温度が610〜660℃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380〜450℃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
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、前記高圧タービン及び中圧タービンの動翼の全
段,静翼の全段及び内部ケーシングがCr9.5〜13
重量%を含有するマルテンサイト鋼からなり、前記高圧
タービン及び中圧タービンのロータシャフトが重量で、
C0.05〜0.20%,Si0.15% 以下,Mn0.
05〜1.5%,Cr9.5〜13%,Ni0.05〜1.
0%,V0.05〜0.35%,Nb0.01〜0.20
%,N0.01〜0.06%,Mo0.05〜0.5% ,
W1.0〜4.0%,Co2〜10%,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ることを特徴とする石炭燃焼火力
発電プラント。
6. A coal-fired thermal power plant comprising a coal-fired boiler, a steam turbine driven by the steam obtained by the boiler, and a generator driven by the steam turbine and having a power generation output of 1000 MW or more by a single unit or two units. In the power plant, the steam turbine has a high-pressure turbine, a medium- pressure turbine, and two low-pressure turbines, and the high-pressure turbine and the medium-pressure turbine have a steam inlet temperature of 610 to 660 ° C. to the first-stage rotor blades and the In the low-pressure turbine, the steam inlet temperature to the first stage rotor blade is 380 to 450 ° C,
Steam heated to a temperature higher than the steam inlet temperature to the first-stage moving blades of the high-pressure turbine by the superheater of the boiler flows into the first-stage moving blades of the high-pressure turbine, and steam that has left the high-pressure turbine is reheated in the boiler. By heating the steam to a temperature higher than the steam inlet temperature to the first-stage moving blades of the intermediate-pressure turbine and flowing into the first-stage moving blades of the medium-pressure turbine, the steam discharged from the medium-pressure turbine is saved by the boiler economizer. said heating to a temperature above the steam inlet temperature to the first-stage moving blade of the low pressure turbine is flowed to the first stage moving blade of the low pressure turbine, all the stages of the rotor blades of the high pressure turbine and the intermediate pressure turbine, all the stages of the stationary blade and Inner casing is Cr 9.5-13
Ri Do martensitic steel containing by weight%, the high pressure
The rotor shaft of the turbine and medium-pressure turbine is heavy,
C0.05 to 0.20%, Si 0.15% or less, Mn0.2.
05-1.5%, Cr 9.5-13%, Ni 0.05-1.
0%, V0.05 to 0.35%, Nb 0.01 to 0.20
%, N 0.01 to 0.06%, Mo 0.05 to 0.5%,
W1.0-4.0%, Co2-10%, B0.0005-
High-strength material containing 0.03% and 78% or more Fe
A coal-fired thermal power plant characterized by being made of lutensite steel .
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