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JPH05112847A - Rotor shaft for rotary electric machine, its manufacture and rotary electric machine using the above - Google Patents

Rotor shaft for rotary electric machine, its manufacture and rotary electric machine using the above

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Publication number
JPH05112847A
JPH05112847A JP4059919A JP5991992A JPH05112847A JP H05112847 A JPH05112847 A JP H05112847A JP 4059919 A JP4059919 A JP 4059919A JP 5991992 A JP5991992 A JP 5991992A JP H05112847 A JPH05112847 A JP H05112847A
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JP
Japan
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less
electric machine
rotor shaft
rotary electric
rotor
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Application number
JP4059919A
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Japanese (ja)
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Masao Shiga
正男 志賀
Mitsuo Kuriyama
光男 栗山
Shigenobu Mori
誉延 森
Hiroshi Fukui
寛 福井
Tatsuro Ishizuka
達郎 石塚
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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Publication date
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First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=26398099&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JPH05112847(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
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Priority to JP4059919A priority Critical patent/JP2988109B2/en
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、高強度,高靭性で高い磁気特
性を備えた回転電機用ロータシャフト及びその製造法と
それを用いた大容量回転電機を提供することにある。 【構成】本発明は、重量で、C0.15〜0.30%,S
i0.1%以下,Mn1%以下,Ni3.0〜5.0%,C
r2.0〜3.0%,Mo0.1〜1.0%,V0.03〜
0.35% 及び残部が実質的にFeであることを特徴と
する回転電機用ロータシャフトである。更に、Al0.
01%以下,P,S,Sn,Sb,Asの総量を0.0
25%以下とし、IIa族元素,IIIa族元素を0.1%以
下、IVa族元素,Nb,Ta及びWを0.2% 以下含有
させることができる。これにより、容量900MVA以
上の大容量発電機、及び回転数5000rpm以上の電動
機が製造される。
(57) [Summary] [Object] An object of the present invention is to provide a rotor shaft for a rotary electric machine having high strength, high toughness, and high magnetic characteristics, a manufacturing method thereof, and a large-capacity rotary electric machine using the same. is there. [Structure] The present invention is, by weight, C 0.15 to 0.30%, S
i 0.1% or less, Mn 1% or less, Ni 3.0 to 5.0%, C
r2.0-3.0%, Mo0.1-1.0%, V0.03-
A rotor shaft for a rotary electric machine, characterized in that 0.35% and the balance being substantially Fe. Furthermore, Al0.
01% or less, the total amount of P, S, Sn, Sb, As is 0.0
The content of the group IIa element and the group IIIa element may be 0.1% or less, and the group IVa element, Nb, Ta and W may be 0.2% or less. As a result, a large-capacity generator having a capacity of 900 MVA or more and an electric motor having a rotation speed of 5000 rpm or more are manufactured.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は新規な回転電機用ロータ
シャフトとその製造法及びそれを用いた回転電機並びに
低合金鋼に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel rotor shaft for a rotary electric machine, a manufacturing method thereof, a rotary electric machine using the same, and a low alloy steel.

【0002】[0002]

【従来の技術】容量800MVAまでのタービン発電機
のロータシャフト材としては、ASTM規格材Ni−Cr−
Mo鋼(A469−88,Class6〜8)が使用されて
いる。近年、エネルギ多様化の観点から石油代替エネル
ギである石炭火力への移行並びに電源立地面積の有効活
用の要求から、タービン発電機は大容量化の傾向にあ
る。
2. Description of the Related Art As a rotor shaft material of a turbine generator having a capacity of up to 800 MVA, ASTM standard material Ni-Cr-
Mo steel (A469-88, Class 6-8) is used. In recent years, from the viewpoint of energy diversification, there is a tendency for turbine generators to have large capacities due to the demand for switching to coal-fired power, which is an alternative energy for petroleum, and effective utilization of power source site area.

【0003】タービン発電機の大容量化に伴って、ロー
タシャフトの使用条件も厳しくなり、上記の現用AST
M規格材では強度不足になってきた。
With the increase in capacity of turbine generators, the operating conditions of the rotor shaft become stricter, and the above-mentioned AST in operation is used.
The strength of the M standard material has become insufficient.

【0004】一般に、強度を高めれば靭性が低下する傾
向にあるので、現用材よりも高強度高靭性のロータシャ
フト材の出現が望まれている。
Generally, as the strength increases, the toughness tends to decrease. Therefore, it is desired to develop a rotor shaft material having higher strength and higher toughness than the current material.

【0005】ASTM規格クラス6〜8はC0.28%
以下,Mn0.60%以下,P0.015%以下,S0.01
5%以下,Si0.15〜0.30%,Ni3.25〜4.
00%,Cr1.25〜2.00%,Mo0.30〜0.6
0%,V0.05〜0.15%,残部が実質的にFeから
なり、クラス8が最も高い強度を有するもので、引張強
さ84kg/mm2 以上、0.02%耐力70.4kg/mm2
上,伸び率16%以上,絞り率45%以上,50%破面
遷移温度4℃以下等が規定されている。
ASTM standard class 6-8 is C0.28%
Below, Mn 0.60% or less, P 0.015% or less, S0.01
5% or less, Si 0.15 to 0.30%, Ni 3.25 to 4.
00%, Cr 1.25 to 2.00%, Mo 0.30 to 0.6
0%, V0.05-0.15%, the balance consisting essentially of Fe, Class 8 has the highest strength, tensile strength 84kg / mm 2 or more, 0.02% proof strength 70.4kg / mm 2 or more, elongation rate 16% or more, drawing rate 45% or more, 50% fracture surface transition temperature 4 ° C or less are specified.

【0006】特公昭47−25248 号公報には、C0.14
〜0.20%,Si0.05〜0.4%,Mn0.1〜0.
6%,Ni1.5〜2.8%,Cr0.75〜1.8%,M
o0.1〜0.5% ,V0.01〜0.12%及び残部Fe
からなる発電機ロータシャフト用低合金鋼が示されてい
る。
Japanese Patent Publication No. 47-25248 discloses C0.14.
~ 0.20%, Si0.05-0.4%, Mn0.1-0.1.
6%, Ni 1.5 to 2.8%, Cr 0.75 to 1.8%, M
o 0.1 to 0.5%, V 0.01 to 0.12% and balance Fe
A low alloy steel for a generator rotor shaft is shown.

【0007】特公昭60−230965号公報には、C0.13
〜0.30%,Si0.10%以下 ,Mn0.60〜2.
00%,P0.010%以下 ,Cr0.40〜2.00
%,Ni0.20〜2.50%,Mo0.10〜0.50
%,V0.05〜0.15%,Al0.005〜0.04
%,N0.0050〜0.0150%,Ni+2Mn+2
Crが4〜8%、残部Feからなるタービン発電機軸用
低合金鋼が示されている。
Japanese Patent Publication No. 60-230965 discloses C0.13.
-0.30%, Si 0.10% or less, Mn 0.60-2.
00%, P0.010% or less, Cr 0.40 to 2.00
%, Ni 0.20 to 2.50%, Mo 0.10 to 0.50
%, V 0.05 to 0.15%, Al 0.005 to 0.04
%, N 0.0050 to 0.0150%, Ni + 2 Mn + 2
A low alloy steel for a turbine generator shaft is shown, in which Cr is 4 to 8% and the balance is Fe.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】容量900MVA以上
の発電機のロータシャフト材としては、引張強さ93kg
/mm2 以上,0.02% 耐力74kg/mm2 以上,破面遷
移温度(以下FATTと略称する)0℃以下の機械的性
質と21000ガウスにおける磁化力990AT/cm以
下の磁気特性が要求される。
A rotor shaft material for a generator having a capacity of 900 MVA or more has a tensile strength of 93 kg.
/ Mm 2 or more, 0.02% Proof strength 74 kg / mm 2 or more, Fracture transition temperature (hereinafter abbreviated as FATT) Mechanical property of 0 ° C or less and magnetic property of magnetizing force of 990 AT / cm or less at 21,000 gauss are required. It

【0009】更に、1200MVA級発電機のロータシ
ャフト材としては、引張強さ100kg/mm2 以上130
0MVA級発電機のロータシャフト材としては、引張強
さ104kg/mm2 以上が要求される。
Further, as a rotor shaft material of a 1200 MVA class generator, a tensile strength of 100 kg / mm 2 or more 130
As a rotor shaft material for a 0MVA class generator, a tensile strength of 104 kg / mm 2 or more is required.

【0010】ASTM規格材(A469−Class 8)及
び従来技術で開示されたものでは、引張強さ≧84.1k
g/mm2,0.02%耐力 ≧70.4kg/mm2,FATT≦
4℃であり、900MVA以上の発電機用ロータシャフ
ト材としては強度及び靭性が不足であり、破壊に対する
安全性が確保できない。
In the ASTM standard material (A469-Class 8) and those disclosed in the prior art, the tensile strength is ≧ 84.1k.
g / mm 2 , 0.02% yield strength ≧ 70.4 kg / mm 2 , FATT ≦
The temperature is 4 ° C., and the strength and toughness of the rotor shaft material for a generator having 900 MVA or more are insufficient, and safety against fracture cannot be secured.

【0011】更に、従来強度を高めると靭性が低下し、
強度と靭性との両方を満足するものが得られなかった。
Further, if the conventional strength is increased, the toughness decreases,
No material satisfying both strength and toughness was obtained.

【0012】本発明の目的は、高強度,高靭性で高い磁
気特性を備えた回転電機用ロータシャフト及びその製造
法と、それを用いた大容量回転電機を提供することにあ
る。
An object of the present invention is to provide a rotor shaft for a rotary electric machine having high strength, high toughness and high magnetic characteristics, a method for manufacturing the rotor shaft, and a large-capacity rotary electric machine using the same.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は、重量で、C
0.15〜0.30%,Si0.1%以下,Mn1%以下,
Ni3.0〜5.0%,Cr2.0〜3.0%,Mo0.1
〜1.0%,V0.03〜0.35% 及び残部が実質的に
Feであることを特徴とする回転電機用ロータシャフト
にある。
The present invention is based on C by weight.
0.15 to 0.30%, Si 0.1% or less, Mn 1% or less,
Ni3.0-5.0%, Cr2.0-3.0%, Mo0.1
.About.1.0%, V0.03 to 0.35%, and the balance being substantially Fe.

【0014】本発明は、重量で、C0.15〜0.35
%,Si0.1%以下,Mn1%以下,Ni3.0〜5.0
%,Cr1.5〜3.5%,Mo0.1〜1.0%,V0.
03〜0.35%及び残部が実質的にFeであり、前記
(Ni/Cr)比が1.2〜2.0であることを特徴とする
回転電機用ロータシャフトにある。
The present invention, by weight, has a C of 0.15 to 0.35.
%, Si 0.1% or less, Mn 1% or less, Ni 3.0 to 5.0
%, Cr 1.5-3.5%, Mo 0.1-1.0%, V0.
In the rotor shaft for a rotary electric machine, the content is 03 to 0.35% and the balance is substantially Fe, and the (Ni / Cr) ratio is 1.2 to 2.0.

【0015】本発明は、重量で、C0.15〜0.30
%,Si0.3%以下,Mn1%以下,Ni3.0〜5.0
%,Cr2.05〜3.0%,Mo0.1〜1.0%,V
0.03〜0.35% ,A10.006% 以下及び残部
が実質的にFeであることを特徴とする回転電機用ロー
タシャフトにある。
The present invention, by weight, has a C of 0.15 to 0.30.
%, Si 0.3% or less, Mn 1% or less, Ni 3.0 to 5.0
%, Cr 2.05-3.0%, Mo 0.1-1.0%, V
A rotor shaft for a rotary electric machine is characterized in that it is 0.03 to 0.35%, A 10.06% or less and the balance is substantially Fe.

【0016】本発明は、前述したNi−Cr−Mo−V
鋼の室温の引張強さ93kg/mm2 以上,50%破面遷移
温度0℃以下、及び焼戻ベーナイト組織を有することを
特徴とする回転電機用ロータシャフトである。
The present invention is based on the above-mentioned Ni-Cr-Mo-V.
A rotor shaft for a rotary electric machine, characterized in that the steel has a tensile strength at room temperature of 93 kg / mm 2 or more, a 50% fracture surface transition temperature of 0 ° C. or less, and a tempered bainite structure.

【0017】本発明は、前述の鋼にIIa族元素及びIII
a 族元素の少なくとも1つを0.001〜0.1%含有する
ものである。
The present invention is based on the above-mentioned steels containing the Group IIa elements and III.
It contains at least one of Group a elements in an amount of 0.001 to 0.1%.

【0018】本発明は、前述の鋼に更にIVa族元素,N
b,Ta及びWの少なくとも1つの元素を0.2%以下
含有するものである。
In addition to the above-mentioned steel, the present invention further comprises a Group IVa element, N
It contains at least one element of b, Ta and W in an amount of 0.2% or less.

【0019】本発明は、21kGにおける磁化率990
AT/cm以下及び焼戻ベーナイト組織を有するNi−C
r−Mo−V合金鋼からなるものである。
The present invention has a magnetic susceptibility of 990 at 21 kG.
Ni-C having AT / cm or less and tempered bainite structure
It is made of r-Mo-V alloy steel.

【0020】本発明は、重量で、C0.15〜0.30
%,Si0.1〜0.3%以下,Mn0.5%以下,Ni
3.25〜4.5%,Cr2.05〜2.60%,Mo0.
25〜0.60% ,V0.05〜0.20%,Al0.0
1% 以下及び残部が実質的にFeであり、焼戻ベーナ
イト組織を有することを特徴とする回転電機用ロータシ
ャフトにある。
The present invention, by weight, has a C of 0.15 to 0.30.
%, Si 0.1-0.3% or less, Mn 0.5% or less, Ni
3.25-4.5%, Cr2.05-2.60%, Mo0.
25-0.60%, V0.05-0.20%, Al0.0
A rotor shaft for a rotary electric machine is characterized in that 1% or less and the balance are substantially Fe, and have a tempered bainite structure.

【0021】本発明は、重量で、C0.15〜0.30
%,Si0.3%以下,Mn1%以下,Ni3.0〜5.0%
,Cr2.0〜3.0%,Mo0.1〜1.0%及びV0.
03〜0.35% を含有する合金鋼を大気中溶解した
後、取鍋精錬,真空脱ガス処理等を行ない、次いで該溶
湯を鋳型に注湯して造塊後あるいはさらに大気溶解後エ
レクトロスラグ溶解して造塊後熱間鍛造し、800〜9
00℃にて焼入れ後550〜650℃にて10時間以上
保持する焼戻し処理を行うことを特徴とする回転電機用
ロータシャフトの製造法にある。
The present invention, by weight, has a C of 0.15 to 0.30.
%, Si 0.3% or less, Mn 1% or less, Ni 3.0 to 5.0%
, Cr 2.0-3.0%, Mo 0.1-1.0% and V0.
After melting alloy steel containing 03 to 0.35% in the atmosphere, ladle refining, vacuum degassing, etc. are performed, and then the molten metal is poured into a mold to form electro-slag after ingot casting or further melting in air. After melting and ingoting, hot forging, 800-9
A method for manufacturing a rotor shaft for a rotary electric machine is characterized by performing a tempering treatment in which the material is hardened at 00 ° C. and then held at 550 to 650 ° C. for 10 hours or more.

【0022】本発明は、軸方向にコイルを埋込むスロッ
トを有する胴部,動力の伝達を授受するフランジ部及び
軸受部を備えた回転電機用ロータシャフトにおいて、該
シャフトは室温引張強さ93kg/mm2 以上,50%破面
遷移温度0℃以下及び21kGにおける磁化力が990
AT/cm以下及び20kGにおける磁化力が400AT
/cm以下である低合金鋼からなり、前記胴部直径が1m
以上及び前記胴部長さが前記胴部直径の5.5〜6.5倍
であることを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a rotor shaft for a rotary electric machine comprising a body having a slot for embedding a coil in the axial direction, a flange portion for transmitting and receiving power transmission, and a bearing portion, the shaft having a room temperature tensile strength of 93 kg / mm 2 or more, 50% fracture surface transition temperature 0 ° C or less, and magnetizing force at 21 kG is 990
Magnetization force below AT / cm and at 20kG is 400AT
/ Cm or less low alloy steel, the diameter of the body is 1m
The above and the length of the body are 5.5 to 6.5 times the diameter of the body.

【0023】本発明は、前記シャフトは前記胴部直径が
1m以上、胴部長さが前記胴部直径の5.5〜6.5倍で
ある高強度Ni−Cr−Mo−V合金鋼よりなり、前記
胴部直径D(mm)は電機容量1MVA当り0.2mm に1
000mmを加えた値以下及び前記発電機容量1MVA当
り0.2mm に900mmを加えた値以上とすることを特徴
とする。
In the present invention, the shaft is made of high strength Ni-Cr-Mo-V alloy steel having a body diameter of 1 m or more and a body length of 5.5 to 6.5 times the body diameter. , The body diameter D (mm) is 0.2 mm per 1 MVA of electric machine capacity.
It is characterized in that it is not more than a value obtained by adding 000 mm and not less than a value obtained by adding 900 mm to 0.2 mm per 1 MVA of the generator capacity.

【0024】本発明は、前述のシャフトは前記胴部直径
D(mm)が1m以上、胴部長さが前記胴部直径の5.5
〜6.5倍である高強度Ni−Cr−Mo−V合金鋼よ
りなり、該シャフトの回転数R(rpm)との関係から求め
られる(D2×R2)の値が1.0×107〜3.0×107
となるように前記回転数に対して前記胴部直径を設定し
てなることを特徴とする。
According to the present invention, in the shaft described above, the body diameter D (mm) is 1 m or more, and the body length is 5.5 of the body diameter.
It is made of high strength Ni-Cr-Mo-V alloy steel which is up to 6.5 times, and the value of (D 2 × R 2 ) obtained from the relationship with the rotation speed R (rpm) of the shaft is 1.0 × 10 7. ~ 3.0 x 10 7
The body diameter is set with respect to the rotational speed so that

【0025】本発明は、重量で、C0.15〜0.30
%,Si0.3%以下,Mn0.5%以下,Ni3.0〜
5.0%,Cr2.0〜3.5%,Mo0.1〜1.0%,
V0.03〜0.35%,Al0.006%以下、P,S,S
n,Sb及びAsの総量0.025%以下、前記(Ni/C
r)比2.1 以下である低合金鋼からなることを特徴と
する回転電機用ロータシャフトにある。
The present invention, by weight, has a C of 0.15 to 0.30.
%, Si 0.3% or less, Mn 0.5% or less, Ni 3.0 to
5.0%, Cr 2.0-3.5%, Mo 0.1-1.0%,
V0.03 to 0.35%, Al 0.006% or less, P, S, S
The total amount of n, Sb and As is 0.025% or less, the above (Ni / C
r) A rotor shaft for a rotary electric machine, characterized by being made of a low alloy steel having a ratio of 2.1 or less.

【0026】本発明は、室温引張強さ93kg/mm2
上,50%破面遷移温度0℃以下,21kGにおける磁
化力が990AT/cm以下,20kGにおける磁化力4
00AT/cm以下を有する高強度高靭性Ni−Cr−M
o−V合金鋼よりなる一体中実シャフトによって構成さ
れていることを特徴とする回転電機用ロータシャフトに
ある。
According to the present invention, the room temperature tensile strength is 93 kg / mm 2 or more, the 50% fracture surface transition temperature is 0 ° C. or less, the magnetizing force at 21 kG is 990 AT / cm or less, and the magnetizing force at 20 kG is 4.
High strength and high toughness Ni-Cr-M having 00 AT / cm or less
A rotor shaft for a rotary electric machine, characterized in that it is constituted by an integral solid shaft made of o-V alloy steel.

【0027】本発明は、重量で、C0.15〜0.30
%,Si0.01〜0.05%,Mn0.05〜0.5%,
Ni3.0〜5.0%,Cr2.0〜3.5%,Mo0.1
〜1.0%,V0.03〜0.35%,Al0.0005〜
0.006%、P,S,Sn,Sb及びAsの総量0.0
01〜0.025%、残部が実質的にFeよりなること
を特徴とする回転電機用ロータシャフトにある。
The present invention, by weight, has a C of 0.15 to 0.30.
%, Si 0.01 to 0.05%, Mn 0.05 to 0.5%,
Ni3.0-5.0%, Cr2.0-3.5%, Mo0.1
~ 1.0%, V0.03 ~ 0.35%, Al0.0005 ~
0.006%, total amount of P, S, Sn, Sb and As 0.0
A rotor shaft for a rotary electric machine is characterized in that the balance is 01 to 0.025% and the balance is substantially Fe.

【0028】本発明は、コイルが埋込まれた積層鉄心か
らなる固定子,該固定子内を回転する回転子を備え容量
900MVA以上の大容量回転電機であって、前記回転
子は高強度Ni−Cr−Mo−V低合金鋼よりなるシャ
フト胴部にコイルが埋込まれ、該胴部直径が1m以上、
該胴部長さが胴部直径の5.5〜6.5倍であり、3000rp
m 又は360rpm の回転を受け、回転電機の床面積が前
記電機容量1MVA当りの0.08〜0.12m2 とする
ものが好ましいものである。
The present invention is a large-capacity rotating electric machine having a capacity of 900 MVA or more, comprising a stator composed of a laminated iron core in which a coil is embedded, and a rotor rotating in the stator, wherein the rotor has a high strength Ni. A coil is embedded in a shaft body made of -Cr-Mo-V low alloy steel, and the body diameter is 1 m or more;
The body length is 5.5 to 6.5 times the body diameter, and 3000rp
It is preferable that the floor area of the rotary electric machine is 0.08 to 0.12 m 2 per 1 MVA of the electric machine capacity when it is rotated by m or 360 rpm.

【0029】本発明は、電機容量900MVA以上,固
定子電流が前記電機容量1MVA当り19.0〜24
A、前記固定子が直接水冷、回転子が電機容量1MVA
当り0.003〜0.006kg/cm2 の水素圧力にて冷却
され、該回転子シャフトの胴部直径が1.0m 以上であ
る高強度Ni−Cr−Mo−V合金鋼よりなることを特
徴とする大容量回転電機にある。
In the present invention, the electric machine capacity is 900 MVA or more, and the stator current is 19.0 to 24 per 1 MVA of the electric machine capacity.
A, the stator is directly water-cooled, the rotor has an electric capacity of 1 MVA
Characterized in that it is made of high-strength Ni-Cr-Mo-V alloy steel that is cooled at a hydrogen pressure of 0.003 to 0.006 kg / cm 2 and the diameter of the body of the rotor shaft is 1.0 m or more. It is in a large-capacity rotating electric machine.

【0030】本発明は、定格容量1,120,000KVA にお
いて、固定子を直接水冷,回転子を水素冷却とし、回転
子胴部直径を1.15〜1.35mとし、胴部長さを胴部
直径の5.5〜6.5倍であり、3600rpm の回転を受
けていることを特徴とするものである。特に、マシンサ
イズとして9〜10m3 とするのが好ましい。
In the present invention, in the rated capacity of 1,120,000 KVA, the stator is directly water-cooled, the rotor is hydrogen-cooled, the rotor body diameter is 1.15 to 1.35 m, and the body length is 5 times the body diameter. It is 0.5 to 6.5 times, and is characterized by being rotated at 3600 rpm. In particular, the machine size is preferably 9-10 m 3 .

【0031】本発明は、重量で、C0.15〜0.30
%,Si0.3%以下,Mn0.5%以下,Ni3.0〜
5.0%,Cr2.0〜3.5%,Mo0.1〜1.0%,
V0.03〜0.35%,Al0.010%以下、P,S,S
n,Sb及びAsの総量0.025%以下、前記(Ni/C
r)比2.3 以下である低合金鋼からなることを特徴と
する回転電機用ロータシャフトにある。
The present invention, by weight, has a C of 0.15 to 0.30.
%, Si 0.3% or less, Mn 0.5% or less, Ni 3.0 to
5.0%, Cr 2.0-3.5%, Mo 0.1-1.0%,
V0.03 to 0.35%, Al 0.010% or less, P, S, S
The total amount of n, Sb and As is 0.025% or less, the above (Ni / C
r) A rotor shaft for a rotary electric machine, characterized by being made of a low alloy steel having a ratio of 2.3 or less.

【0032】[0032]

【作用】Cは強度の向上になくてはならないもので、そ
のため0.15%以下では十分な焼入性が得られず、ロ
ータ中心に軟らかいフェライト組織が生成し、十分な引
張強さ及び耐力が得られない。また、0.3% 以上にな
ると靭性を低下させるので、Cの範囲は0.15〜0.3
%に限定される。(Ni/Cr)比を1.2〜2.0とすれ
ば、0.15〜0.35とすることができる。特に、Cは
0.20〜0.28%の範囲が好ましい。
[Function] C is indispensable for improving strength. Therefore, if it is less than 0.15%, sufficient hardenability cannot be obtained, and a soft ferrite structure is generated in the center of the rotor, resulting in sufficient tensile strength and proof stress. Can't get Further, if the content is 0.3% or more, the toughness decreases, so the range of C is 0.15 to 0.3.
Limited to%. If the (Ni / Cr) ratio is 1.2 to 2.0, it can be set to 0.15 to 0.35. Particularly, C is preferably in the range of 0.20 to 0.28%.

【0033】Si及びMnは従来、脱酸材として添加し
ていたが、真空取鍋精錬によるC脱酸法及びエレクトロ
スラグ再溶解法などの製鋼技術により、特に添加しなく
とも健全なロータが溶製可能である。焼もどし脆化防止
の点から、Si及びMnは低めにすべきであり、それぞ
れ0.1% 及び1.0%以下に限定され、特にSi≦0.
05% ,Mn≦0.25%より0.20% 以下が好まし
い。Siは添加しないときでも不純物として0.019
〜0.1%含有される。Mnは若干加えた方が好まし
く、0.05%以上、より好ましくは0.1%以上とす
る。
Conventionally, Si and Mn have been added as deoxidizing agents, but by the steelmaking technology such as C deoxidizing method by vacuum ladle refining and electroslag remelting method, a healthy rotor can be melted without any addition. It can be manufactured. From the viewpoint of preventing temper embrittlement, Si and Mn should be made lower, and are limited to 0.1% and 1.0% or less, respectively.
From 0.05% and Mn ≦ 0.25%, 0.20% or less is preferable. Even if Si is not added, 0.019 as an impurity
~ 0.1% contained. It is preferable to add a small amount of Mn, and the Mn content should be 0.05% or more, and more preferably 0.1% or more.

【0034】Niは焼入性を向上させ、靭性を向上させ
るのに不可欠の元素である。3.0%未満では靭性向上
効果が十分でない。又、5%を越える多量添加は有害な
残留オーステナイト組織が出て、均一な焼もどしベーナ
イト組織が得られない。特に、3.25% 以上、より
3.5% を越え4.5%までの範囲が好ましい。
Ni is an essential element for improving hardenability and toughness. If it is less than 3.0%, the toughness improving effect is not sufficient. Further, when a large amount exceeding 5% is added, a harmful residual austenite structure appears, and a uniform tempered bainite structure cannot be obtained. Particularly, a range of 3.25% or more, more preferably more than 3.5% and up to 4.5% is preferable.

【0035】Crは焼入性を向上させ、靭性を顕著に向
上させる効果がある。また、耐食性も向上させる効果が
ある。1.5% 以下ではこれらの効果が十分でなく、
3.0%を越える多量の添加は有害な残留オーステナイ
ト組織がでて、均一な焼もどしベーナイト組織が得られ
ない。とくに、2.05〜2.60%の範囲が好ましい。
Moは焼もどし処理中に結晶粒内に微細炭化物を析出さ
せ、炭化物分散強化作用により、引張強さ及び0.02
% 耐力を高める効果がある。また、焼もどし中に不純
物元素が結晶粒界に偏析するのを抑制する作用があるの
で焼もどし脆化防止効果がある。0.1% 未満では、こ
れらの効果が十分でなく、1.0% を越えて多量に添加
しても効果が飽和する傾向がある。特に、0.25〜0.
6%、より0.35〜0.45%が好ましい。
Cr has the effect of improving hardenability and significantly improving toughness. It also has the effect of improving corrosion resistance. Below 1.5%, these effects are not sufficient,
Addition of a large amount exceeding 3.0% produces a harmful residual austenite structure and a uniform tempered bainite structure cannot be obtained. Particularly, the range of 2.05 to 2.60% is preferable.
Mo precipitates fine carbides in the crystal grains during the tempering treatment, and has a carbide dispersion strengthening action, which results in tensile strength and 0.02.
% Has the effect of increasing yield strength. Further, it has an effect of suppressing segregation of the impurity element at the grain boundaries during tempering, and therefore has an effect of preventing temper embrittlement. If it is less than 0.1%, these effects are not sufficient, and if added in excess of 1.0%, the effects tend to be saturated. Especially, 0.25-0.
6%, more preferably 0.35 to 0.45%.

【0036】Vは焼もどし処理中に結晶粒界に微細炭化
物を析出させ、炭化物分散強化作用により引張強さ及び
0.02%耐力を高める効果がある。0.03%未満では
これらの効果が十分でなく、0.35% を越える多量添
加は効果が飽和する傾向がある。特に、0.05〜0.2
%、より0.10〜0.15%の範囲が好ましい。
V has the effect of precipitating fine carbides at the grain boundaries during the tempering treatment and increasing the tensile strength and 0.02% proof stress by the carbide dispersion strengthening action. If it is less than 0.03%, these effects are not sufficient, and if added in excess of 0.35%, the effects tend to be saturated. Especially, 0.05-0.2
%, More preferably 0.10 to 0.15%.

【0037】Alは靭性、磁気特性を低下させるので、
低めにすべきである。Alの低減は靭性、及び磁気特性
向上効果が大きい。Alは特に、靭性確保の点から0.
01%を上限とする。特に、0.005% 以下が好まし
い。Alを全くなくすると逆に強度を低めることにもな
るので、製鋼上の限界の点からも0.0005% 以上特
に、0.001% 以上とすることがよい。
Since Al deteriorates toughness and magnetic properties,
Should be low. Reduction of Al has a large effect of improving toughness and magnetic properties. In particular, Al is 0.1 in terms of ensuring toughness.
The upper limit is 01%. Particularly, 0.005% or less is preferable. On the other hand, if Al is completely eliminated, the strength will be lowered. Therefore, it is preferable to set it to 0.0005% or more, especially 0.001% or more from the viewpoint of steelmaking limit.

【0038】更に、不純物としてP,S,Sn,Sb及
びAsがあり、これらは靭性、磁気的特性を低下させる
ので、これらの元素を低める必要がある。特に、これら
の元素はSiとの相関があり、Si量とこれら元素の総
和とを乗算した値を30×10-4以下とするのが好まし
い。特に15×10-4以下が好ましい。また、Siを除
くこれらの元素の総和量を0.030% 以下、より0.
025% 以下が好ましい。これらの不純物を皆無にす
ることは困難であり、特に総量の下限として0.001
%、より0.010%とする。
Further, there are impurities such as P, S, Sn, Sb and As, and these reduce the toughness and magnetic properties, so these elements must be lowered. In particular, these elements have a correlation with Si, and the value obtained by multiplying the amount of Si and the total sum of these elements is preferably 30 × 10 −4 or less. Particularly, 15 × 10 −4 or less is preferable. In addition, the total amount of these elements except Si is 0.030% or less, and more than 0.03%.
It is preferably 025% or less. It is difficult to eliminate all these impurities, especially as a lower limit of 0.001
%, And more preferably 0.010%.

【0039】(Ni/Cr)比は引張強さに関係し、そ
の値を2.1 以下とすることにより高い強度が得られ
る。その値が同じ場合にはNi量が高いほど強度が高
く、3%を越えるNi量ではより高い強度が得られる。
特に、3%以上のNi含有量に対して(Ni/Cr)比
を1.2〜2.0、より1.4〜1.9とすることが好まし
い。
The (Ni / Cr) ratio is related to the tensile strength, and by setting the value to 2.1 or less, high strength can be obtained. When the values are the same, the strength is higher as the Ni content is higher, and the higher strength is obtained when the Ni content exceeds 3%.
In particular, it is preferable that the (Ni / Cr) ratio is 1.2 to 2.0, and more preferably 1.4 to 1.9 for a Ni content of 3% or more.

【0040】IIa族元素(Be,Mg,Ca),IIIa
族元素(Sc,Y,ランタノイド元素)の少なくとも1
種又は2種以上を0.1% 以下含有する。これらの元素
は強力な脱酸剤として作用し、靭性の向上,磁気特性の
向上に顕著な効果が得られる。特に、0.001〜0.0
5%とするのが好ましい。これらは非放射性元素であ
り、放射性元素は取扱い上好ましくない。
Group IIa elements (Be, Mg, Ca), IIIa
At least one of the group elements (Sc, Y, lanthanoid elements)
0.1% or less of one kind or two or more kinds. These elements act as a strong deoxidizing agent and have a remarkable effect in improving toughness and magnetic properties. In particular, 0.001-0.0
It is preferably 5%. These are non-radioactive elements, and radioactive elements are not preferable in handling.

【0041】IVa族元素(Ti,Zr,Hf),Nb,
Ta,Wの炭化物形成元素は少なくとも1つを0.2%
以下含有させることにより靭性を低めることなく強度を
高める。特に、0.02〜0.1%が好ましい。WはMo
と同等の作用をするので、Moの一部をWで置換するこ
とができる。従って、Mo+W量を0.1〜1.0%とし
て、W量の上限を0.5%とし、Mo量の半分以下とす
るのがよい。
Group IVa elements (Ti, Zr, Hf), Nb,
At least one of the carbide-forming elements of Ta and W is 0.2%
By containing the following, the strength is increased without lowering the toughness. In particular, 0.02 to 0.1% is preferable. W is Mo
Since it has the same effect as, it is possible to replace part of Mo with W. Therefore, it is preferable that the amount of Mo + W is 0.1 to 1.0%, the upper limit of the amount of W is 0.5%, and half or less of the amount of Mo.

【0042】本発明に係る低合金鋼は焼戻ベーナイト組
織を有するもので、5%以下のフェライトを含むことが
できるが、全ベーナイト組織とすることが強度及び靭性
の点で好ましい。
The low alloy steel according to the present invention has a tempered bainite structure and can contain 5% or less of ferrite, but the whole bainite structure is preferable in terms of strength and toughness.

【0043】本発明に係る低合金鋼はSi不純物を顕著
に少なくすることによって強度,靭性を高めるとともに
磁気特性を高めることができるもので、そのために大気
溶解後エレクトロスラグ再溶解又は大気中溶解した後真
空取鍋精錬によって溶湯を形成するものである。溶湯は
金型にて鋳造され、熱間鍛造により所定の形状にされ
る。その後800〜900℃で焼入れが施され、次いで
550〜650℃にて10h以上の焼戻しが施される。
焼入温度は鋼のAc3 点より30〜70℃高い温度で行
われ、特に、Ac3 より50℃高い温度で行うのが好ま
しい。焼戻は靭性を高めるもので、550〜650℃、
特に、560〜600℃が好ましく、10〜60h保持
するのが好ましい。焼戻後切削加工によって最終形状と
なるが、その切削加工によって内部応力が発生するの
で、応力除去焼純が焼戻温度より低い温度で行われる。
また、鍛造後均一化焼純が行われ、焼入温度より約50
℃高い温度で行い、除冷される。焼入時の冷却速度はシ
ャフト中心部で50〜150℃/hが好ましい。これによ
ってベーナイト組織が得られ、特に全ベーナイト組織が
得られる。
The low alloy steel according to the present invention is capable of enhancing strength and toughness as well as magnetic properties by remarkably reducing Si impurities. Therefore, after melting in air, electroslag remelting or melting in air is performed. After that, the molten metal is formed by refining the vacuum ladle. The molten metal is cast in a mold and formed into a predetermined shape by hot forging. Then, quenching is performed at 800 to 900 ° C, and then tempering is performed at 550 to 650 ° C for 10 hours or more.
The quenching temperature is 30 to 70 ° C. higher than the Ac 3 point of the steel, and it is particularly preferable that the quenching temperature be 50 ° C. higher than Ac 3 . Tempering enhances toughness, and is 550-650 ° C.
In particular, the temperature is preferably 560 to 600 ° C., and it is preferably held for 10 to 60 hours. Although the final shape is obtained by cutting after tempering, internal stress is generated by the cutting, so stress relief tempering is performed at a temperature lower than the tempering temperature.
In addition, after forging, homogenized quenching is performed, and it is about 50
It is carried out at a high temperature of ℃ and is cooled. The cooling rate during quenching is preferably 50 to 150 ° C./h at the center of the shaft. This gives a bainite structure, in particular a whole bainite structure.

【0044】また、Si量は前述のAl量を0.01%
以下にすることにより0.1〜0.3%とすることがで
き、更にP,S,Sn,Sb及びAs量を0.025%
以下にすることにより高Siでも良好な特性を得ること
ができる。
The Si content is 0.01% of the above Al content.
It can be made 0.1 to 0.3% by the following, and the amount of P, S, Sn, Sb and As is 0.025%.
With the following, good characteristics can be obtained even with high Si.

【0045】前述の合金鋼を用いることにより回転電機
用ロータシャフトはコイルが埋込まれる胴部の直径を1
m以上とし、その胴部長さを直径の5.5〜6.5倍とす
ることにより装置全体をコンパクトにできる。5.5未
満及び6.5を越える比率にする回転子の振動感度上好
ましくない。特に、5.6〜6.0が好ましい。
By using the above-mentioned alloy steel, the rotor shaft for a rotary electric machine has a diameter of the body portion in which the coil is embedded of 1
By setting the length to be m or more and the body length being 5.5 to 6.5 times the diameter, the entire device can be made compact. A ratio of less than 5.5 and more than 6.5 is not preferable because of the vibration sensitivity of the rotor. Particularly, 5.6 to 6.0 is preferable.

【0046】その胴部直径は発電機容量に応じて大きく
する必要があるが、容量1MVA当り0.2mmに100
0mmが加えた値以下とし、1MVA当り0.2mmに90
0mmを加えた値以上とすることが必要である。
The diameter of the body must be increased according to the generator capacity, but it is 100 for 0.2 mm per 1 MVA of capacity.
0 mm is less than or equal to the added value, and 0.2 mm per MVA is 90.
It is necessary to make it more than the value which added 0 mm.

【0047】更に、胴部直径D(m)は回転子の回転数
R(rpm)とによっても設定されるべきもので、(D2×
2)の値を1.0×107以上となるように設定すべき
である。特に、上限は3.0×107とするのが好まし
い。特に1.5〜2.2×107 が好ましく、1.8〜2.
0×107がよい。
Further, the body diameter D (m) should be set also by the number of rotations R (rpm) of the rotor, and (D 2 ×
The value of R 2 ) should be set to be 1.0 × 10 7 or more. In particular, the upper limit is preferably set to 3.0 × 10 7 . Particularly, 1.5 to 2.2 × 10 7 is preferable, and 1.8 to 2.
0 × 10 7 is good.

【0048】発電機及び電動機は容量の増加により大型
化するのが、前述の如く高強度合金鋼を用いることによ
りコンパクトな装置とすることができ、特に床面積とし
て容量1MVA当り0.08〜0.12m2 とすることが
できる。そしてエネルギー損失が小さくできるので、効
率がより高められる。その固定子電流も容量当り小さく
できるので、電動機又は発電機容量1MVA当り19.
0〜24A とすることができ、特に容量の増大につれ
て単位容量当りの電流を小さくできる。容量2000MVA
に対しては約19.0〜20.0Aでできる。そのときの
回転子は水素によって冷却されるが、発電機出力に応じ
て水素圧力を高める必要があるが、その圧力を1MVA
当り0.003〜0.006kg/cm2・g とすることがで
きる。特に、0.004〜0.005kg/cm2・g が好ま
しい。
Although the generator and the electric motor become large in size due to the increase in capacity, a compact device can be made by using high-strength alloy steel as described above. Particularly, the floor area is 0.08 to 0 per 1 MVA in capacity. It can be .12 m 2 . And since the energy loss can be reduced, the efficiency is further enhanced. Since the stator current can also be reduced per capacity, motor / generator capacity per MVA of 19.
It can be set to 0 to 24 A, and the current per unit capacity can be reduced particularly as the capacity increases. 2000 MVA capacity
Can be about 19.0 to 20.0 A. Although the rotor at that time is cooled by hydrogen, it is necessary to increase the hydrogen pressure according to the generator output.
The amount can be 0.003 to 0.006 kg / cm 2 · g. Particularly, 0.004 to 0.005 kg / cm 2 · g is preferable.

【0049】本発明は、発電機及び電動機に適用される
が、電動機としては同期電動機,同期発電電動機,誘導
同期電動機がある。電動機及び発電機の構造はほぼ同じ
ものである。特に、電動機として5000〜6000rp
m の回転数を有する高速回転のモータにおいて好ましい
ものである。
The present invention is applied to a generator and an electric motor, and examples of the electric motor include a synchronous motor, a synchronous generator motor, and an induction synchronous motor. The structure of the electric motor and the generator is almost the same. Especially as an electric motor 5000-6000rp
It is preferable in a high-speed rotation motor having a rotation speed of m 3.

【0050】本発明におけるロータシャフトの引張強さ
は93kg/mm2 以上が好ましく、より100kg/mm2
上で、特に104kg/mm2 以上を得るように成分調整す
るのが好ましい。同時に、50%破面遷移温度を0℃以
下とし、より好ましくは−50℃以下が好ましい。結晶
粒の大きさはASTMの結晶粒度番号で4以上とするこ
とが好ましい。更に、磁気特性として磁束密度21kG
における磁化力990AT/cm以下とすること、20
kGにおける磁化力を400AT/cm以下とするのが好
ましく、特に前者で500AT/cm以下とするのが好ま
しい。
The tensile strength of the rotor shaft in the present invention is preferably 93 kg / mm 2 or more, more preferably 100 kg / mm 2 or more, and particularly preferably adjusted to obtain 104 kg / mm 2 or more. At the same time, the 50% fracture surface transition temperature is set to 0 ° C or lower, more preferably -50 ° C or lower. The crystal grain size is preferably 4 or more in terms of ASTM grain size number. Furthermore, the magnetic characteristic is a magnetic flux density of 21 kG.
Magnetizing force at 990 AT / cm or less, 20
The magnetizing force in kG is preferably 400 AT / cm or less, and particularly preferably 500 AT / cm or less in the former case.

【0051】[0051]

【実施例】【Example】

実施例1 表1は供試鋼の化学組織を示す。試料は高周波溶解炉で
各20kg造塊し、温度850〜1150℃厚さ30mm,
幅90mmに熱間鍛造した。試料No.2〜6 及び15は
本発明材である。試料No.1 は発明材と比較のために
溶製したものである。No.1 は発電機ロータシャフト
材のASTM規格A469−88class8相当材であ
り、No.5 は高Al鋼である。これらの試料には、大
容量発電機の大形ロータシャフト中心部の条件をシミュ
レートした熱処理を施した。まず、840℃まで加熱し
てオーステナイト化後100℃/hの速度で冷却し焼入
した。ついで、575〜590℃にて32時間加熱保持
後15℃/hの速度で冷却した。焼もどし処理は、引張
強さが100〜105kg/mm2 の範囲に入る温度を各試
料ごとに選んで行った。
Example 1 Table 1 shows the chemical structure of the test steel. 20 kg of each sample was cast in a high-frequency melting furnace at a temperature of 850 to 1150 ° C and a thickness of 30 mm,
Hot forged to a width of 90 mm. Sample Nos. 2 to 6 and 15 are materials of the present invention. Sample No. 1 was melted for comparison with the invention material. No. 1 is a material corresponding to ASTM standard A469-88 class 8 of the generator rotor shaft material, and No. 5 is high Al steel. These samples were subjected to heat treatment simulating the conditions of the central part of the large rotor shaft of the large capacity generator. First, it was heated to 840 ° C., austenitized, and then cooled and quenched at a rate of 100 ° C./h. Then, after heating and holding at 575 to 590 ° C. for 32 hours, it was cooled at a rate of 15 ° C./h. The tempering treatment was performed by selecting a temperature at which the tensile strength falls within the range of 100 to 105 kg / mm 2 for each sample.

【0052】No.7〜12 は比較鋼で、820℃で1
6〜34時間加熱保持後同じく100℃/hの速度で焼入
した後、625〜635℃で40〜50時間加熱保持
後、15℃/hの速度の炉冷による焼戻し処理を行っ
た。
Nos. 7 to 12 are comparative steels, which are 1 at 820.degree.
After heating and holding for 6 to 34 hours, quenching was also performed at a rate of 100 ° C./h, and after heating and holding at 625 to 635 ° C. for 40 to 50 hours, tempering treatment was performed by furnace cooling at a rate of 15 ° C./h.

【0053】No.13及び14は比較鋼で、900℃
で2時間加熱後炉冷の均一化焼純を行い、次いで850
℃で2時間加熱後120℃/hの速度で冷却する焼入を
行い、更に575℃で60時間加熱保持後40℃/hの
速度で冷却する焼戻しを行った。
Nos. 13 and 14 are comparative steels, 900 ° C.
After heating for 2 hours at room temperature, the furnace is cooled and homogenized, then 850
Quenching was performed at a rate of 120 ° C./h after heating at 0 ° C. for 2 hours, and tempering was performed at a rate of 40 ° C./h after heating and holding at 575 ° C. for 60 hours.

【0054】[0054]

【表1】 [Table 1]

【0055】本発明に係るNi−Cr−Mo−V鋼のN
o.2〜6 及び15はいずれも初析フェライトを含ま
ず、均一な焼戻ベーナイト組織を有していた。また、旧
オーステナイト結晶粒度番号がいずれも7番であった。
他の合金のNo.1,5 及び14も均一な焼戻ベーナイ
ト組織であった。No13には5%程度の初析フェライ
トが見られる。
N of the Ni-Cr-Mo-V steel according to the present invention
Nos. 2 to 6 and 15 did not contain proeutectoid ferrite and had a uniform tempered bainite structure. The former austenite grain size numbers were all 7.
The other alloys Nos. 1, 5 and 14 also had a uniform tempered bainite structure. No. 13 has about 5% proeutectoid ferrite.

【0056】表2は引張試験,衝撃試験,磁気特性,電
気特性結果を示すものである。表中、磁化力は20kG
及び21kGにおけるものを求めた。表に記載のものは
21kGにおけるものである。
Table 2 shows the results of the tensile test, impact test, magnetic property and electric property. In the table, the magnetizing force is 20 kG
And at 21 kG. Those listed in the table are at 21 kG.

【0057】[0057]

【表2】 [Table 2]

【0058】表に示すように、本発明に係る低合金鋼N
o.2〜6 及び15は引張強さが100kg/mm2 以上、
0.02% 耐力が78kg/mm2 以上であり、更に50℃
破面遷移温度が0℃以下をはるかに低い−50℃以下で
あり、強度と靭性がともに高いことがわかる。更に、磁
化力は900MVA以上の発電機用ロータシャフトに要
求される21kGにおける磁化力として990AT/cm
以下を十分に満足するものであり、電気抵抗も高Cr含
有する本発明に係るものが30μΩcm以上の高い値とな
り、900MVA以上の大容量発電機ロータシャフト材
として極めて有用である。
As shown in the table, the low alloy steel N according to the present invention
o.2 to 6 and 15 have a tensile strength of 100 kg / mm 2 or more,
0.02% proof stress is 78kg / mm 2 or more, and 50 ℃
It can be seen that the fracture surface transition temperature is -50 ° C or lower, which is much lower than 0 ° C or lower, and both strength and toughness are high. Furthermore, the magnetizing force is 990 AT / cm as the magnetizing force at 21 kG required for a rotor shaft for generators of 900 MVA or more.
The following values are sufficiently satisfied, and those of the present invention having a high Cr content also have a high value of 30 μΩcm or more, and are extremely useful as a large-capacity generator rotor shaft material of 900 MVA or more.

【0059】図2は引張強さに及ぼすCr含有量の影響
を示す線図である。図に示すようにNi量2.60〜4.
15%においてCr量の増加によって引張強さは高くな
る。特に、Cr量が1.4% を越えると急激に高くな
り、Crの効果が大きい。2.0%を越えると引張強さが
100kg/mm2 以上の高い値が得られる。
FIG. 2 is a diagram showing the effect of Cr content on tensile strength. As shown in the figure, the Ni content is 2.60-4.
At 15%, the tensile strength increases with increasing Cr content. In particular, when the amount of Cr exceeds 1.4%, it rapidly increases and the effect of Cr is great. If it exceeds 2.0%, a high tensile strength of 100 kg / mm 2 or more can be obtained.

【0060】図3は同じく(Ni/Cr)比との関係を
示す線図である。図に示すように(Ni/Cr)比が大
きくなるほど引張強さが低下する。特に、(Ni/C
r)比が2.1 以下とすることにより高い強度が得られ
る。Ni量との関係もあり、3.50% 以上の高Niと
することにより100kg/mm2 以上の高強度のものが得
られる。目標とする引張強さの93kg/mm2 以上に対し
ては(Ni/Cr)比は2.3 以下とし、Ni3.5%
以下とすることにより得られる。Ni3%未満では得ら
れにくい。
Similarly, FIG. 3 is a diagram showing the relationship with the (Ni / Cr) ratio. As shown in the figure, the higher the (Ni / Cr) ratio, the lower the tensile strength. In particular, (Ni / C
When the r) ratio is 2.1 or less, high strength can be obtained. There is also a relationship with the amount of Ni, and by setting high Ni to 3.50% or more, a high strength of 100 kg / mm 2 or more can be obtained. For the target tensile strength of 93 kg / mm 2 or more, the (Ni / Cr) ratio should be 2.3 or less, and Ni should be 3.5%.
It is obtained by the following. If less than 3% Ni, it is difficult to obtain.

【0061】図4は同じくSi量との関係を示すもの
で、Si量の増加によって強度が高められることがわか
る。Si量を0.17%以上にすれば93kg/mm2以上が
Cr1.3〜1.8%,Ni2.6〜3.5%で得られが、
Cr2%を越えるものでは0.1% 以下の低Siで93
kg/mm2 以上、特に100kg/mm2 以上が得られる。
FIG. 4 also shows the relationship with the amount of Si, and it can be seen that the strength is increased by increasing the amount of Si. If the amount of Si is 0.17% or more, 93 kg / mm 2 or more can be obtained with Cr 1.3 to 1.8% and Ni 2.6 to 3.5%.
If the content of Cr exceeds 2%, the low Si content of 0.1% or less is 93.
kg / mm 2 or more, particularly 100 kg / mm 2 or more can be obtained.

【0062】図5は50%破面遷移温度に及ぼすNi又
はCr量の影響を示す線図である。図に示すようにNi
及びCrのいずれもその含有量の増加によってFATT
が低くなり、特に、低Siの0.1%以下ではCr量を
0.5%以上含有させれば0℃以下のFATTが得られ
る。特に0.1% を越えるSi量ではNi及びCrを高
めても0℃以下のFATTは得られにくい。
FIG. 5 is a diagram showing the effect of the amount of Ni or Cr on the 50% fracture surface transition temperature. Ni as shown
Both FAT and Cr increase the content of FATT.
In particular, when the Si content is 0.1% or less and the Cr content is 0.5% or more, a FATT of 0 ° C. or less can be obtained. In particular, if the Si amount exceeds 0.1%, it is difficult to obtain a FATT at 0 ° C. or lower even if Ni and Cr are increased.

【0063】図6は同じくFATTに及ぼすSi量の影
響を示す線図である。図に示す如く、Si量を下げるこ
とによってFATTは低くなり高靭性が得られる。特
に、Ni2.5〜3.0%及びCr1.3〜1.8%付近で
はSi量を0.08% 以下、Ni3.5〜4.0%及びC
r1.5〜2.2%付近では0.13% 以下とすることに
より0℃以下とすることができる。Cr2.2%を越
え、Ni3.5%以上のものでは0.20% 以下で0℃
以下とすることが可能である。
FIG. 6 is a diagram showing the effect of the amount of Si on FATT. As shown in the figure, by decreasing the amount of Si, FATT is lowered and high toughness is obtained. Particularly, in the vicinity of Ni 2.5 to 3.0% and Cr 1.3 to 1.8%, the Si content is 0.08% or less, Ni 3.5 to 4.0% and C.
In the vicinity of r1.5 to 2.2%, the temperature can be kept at 0 ° C or lower by setting it to 0.13% or lower. If Cr exceeds 2.2% and Ni is 3.5% or more, 0.20% or less, 0 ° C
It can be:

【0064】図7は同じくFATTとAl量との関係を
示す線図である。Alの含有もFATTを高める元素である
ので、Cr2.05〜2.2%及びNi3〜4%付近では
0.014%以下、Cr2.2〜2.5%及びNi3.5〜
4.5%付近では0.018%以下で0℃以下とすることがで
きる。Cr1.65%付近ではNi量が3.5%と高くて
もAl量を下げても0℃以下は得られにくい。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between FATT and Al content. Since the content of Al is also an element which enhances FATT, it is 0.014% or less in the vicinity of Cr 0.055 to 2.2% and Ni 3 to 4%, Cr 2.2 to 2.5% and Ni 3.5 to 5.
In the vicinity of 4.5%, 0.018% or less and 0 ° C or less can be achieved. In the vicinity of 1.65% Cr, it is difficult to obtain 0 ° C or lower even if the Ni content is as high as 3.5% and the Al content is reduced.

【0065】図8は磁化力とSi量との関係を示すもの
である。図に示すようにSi量の増加は磁化力を高める
ので、低い方がよい。特に、Cr1.5〜2.5%及びN
i2.5〜4.5%付近ではSi量を0.18% 以下とす
ることにより21kGにおける磁化力900AT/cm以
下とすることができる。特に、Si量を0.1% 以下で
は700AT/cm以下の磁化力で得られる。
FIG. 8 shows the relationship between the magnetizing force and the amount of Si. As shown in the figure, an increase in the amount of Si enhances the magnetizing force, so a lower amount is preferable. In particular, Cr 1.5-2.5% and N
When i is in the vicinity of 2.5 to 4.5%, the magnetizing force at 21 kG can be set to 900 AT / cm or less by setting the Si amount to 0.18% or less. In particular, when the Si content is 0.1% or less, a magnetizing force of 700 AT / cm or less is obtained.

【0066】図9に同じく磁化力とP,S,Sn,S
b,Asの総量との関係を示す線図である。これらの不
純物は磁化力を高めるので好ましくなく、990AT/
cm以下にするには0.040% 以下にすべきである。特
に、700AT/cm以下にするには0.03% 以下がよ
い。
Similarly, FIG. 9 shows the magnetizing force and P, S, Sn, S.
It is a diagram which shows the relationship with the total amount of b and As. These impurities are not preferable because they increase the magnetizing force.
It should be 0.040% or less to be less than cm. In particular, 0.03% or less is preferable to achieve 700 AT / cm or less.

【0067】図10は同じく磁化力とAl量との関係を
示すものである。図に示す如く、Alは磁化力を高める
ので好ましくないものである。前述のCr,Ni量及び
Si0.1% 以下においてAl量は990AT/cm以下
の磁化力とするには0.025% 以下とすべきで、特に
700AT/cm以下とするには0.015%以下が好ま
しい。0.1%を越えるSiではAl量を0.01% 以
下にするのがよい。
FIG. 10 also shows the relationship between the magnetizing force and the amount of Al. As shown in the figure, Al is not preferable because it enhances the magnetizing force. When the amount of Cr, Ni and Si is less than 0.1%, the amount of Al should be 0.025% or less in order to obtain a magnetizing force of 990 AT / cm or less, and particularly 0.015% in order to reduce it to 700 AT / cm or less. The following are preferred. If the Si content exceeds 0.1%, the Al content should be 0.01% or less.

【0068】図11は同じく磁化力に及ぼすSiと
(P,S,Sn,Sb,Asの総量)と乗算した値の影
響を示すもので、この値の高いものほど磁化力を高める
のでまずい。70×10-4以下の値にすれば990AT
/cm以下とすることができる。
FIG. 11 also shows the effect of the value obtained by multiplying Si by the total amount of P, S, Sn, Sb, and As, which affects the magnetizing force. The higher the value, the higher the magnetizing force. 990AT if the value is 70 × 10 -4 or less
/ Cm or less.

【0069】実施例2 表3は、本発明鋼No.2〜4,6 を高強度化した(実
施例1よりも焼戻し温度を5℃低くした)試料の引張試
験,衝撃試験及び磁気特性試験結果を示す。
Example 2 Table 3 shows a tensile test, an impact test and a magnetic property test of the samples of the present invention steel Nos. 2 to 4 and 6 having high strength (tempering temperature was lowered by 5 ° C. lower than in Example 1). The results are shown.

【0070】表から明らかなように本発明材は、引張強
さ105kg/mm2 以上,0.02%耐力82kg/mm2
上,FATT−44℃以下,磁化力400AT/cm以下
で、1200MVA級及び1300MVA級発電機ロー
タシャフト材に要求される機械的性質及び磁気特性を十
分満足する。従って、本発明材は1200MVA以上の
大容量発電機用ロータシャフトとして極めて有用である
と言える。
As is apparent from the table, the material of the present invention has a tensile strength of 105 kg / mm 2 or more, a 0.02% proof stress of 82 kg / mm 2 or more, a FATT-44 ° C. or less, a magnetizing force of 400 AT / cm or less, and a 1200 MVA grade. And 1300 MVA class generator rotor shaft material sufficiently satisfies the mechanical and magnetic properties. Therefore, it can be said that the material of the present invention is extremely useful as a rotor shaft for a large capacity generator of 1200 MVA or more.

【0071】[0071]

【表3】 [Table 3]

【0072】実施例3 火力、または原子力によって駆動される交流のタービン
発電機は、通常2極または4極の円筒回転界磁形同期発
電機である。
Example 3 An AC turbine generator driven by thermal power or nuclear power is usually a two-pole or four-pole cylindrical rotary field synchronous generator.

【0073】火力用タービン発電機はほとんどが2極の
高速機であり、回転速度は50Hzで3,000rpm,6
0Hzで3,600rpmとなる。これは高速のほうがター
ビンの効率が良く小形となるためである。1軸で出力を
出すタンデムコンパウンド形がほとんどであるが、大容
量機では2軸で出力を出すクロスコンパウンド形も採用
される。
Most of the turbine generators for thermal power are two-pole high-speed generators, and the rotation speed is 50 Hz, 3,000 rpm, 6 rpm.
It becomes 3,600 rpm at 0 Hz. This is because the turbine is more efficient and smaller at higher speeds. Most of the tandem compound types output one axis, but for large capacity machines, the cross compound type that outputs two axes is also used.

【0074】原子力用タービン発電機は通常4極で1,
500rpmまたは1,800rpmで使用される。原子炉の
発生蒸気が火力に比べて多量・低温・低圧で、タービン
が長翼・低回転速度となるためである。
A nuclear turbine generator is usually 4 poles, 1,
Used at 500 rpm or 1800 rpm. This is because the steam generated in the reactor is large in amount, low temperature, and low pressure compared to thermal power, and the turbine has long blades and low rotation speed.

【0075】タービン発電機の冷却方式としては間接冷
却方式と直接冷却方式があり、冷却媒体には、空気・水
素・水が主として使用される。
As a cooling system for the turbine generator, there are an indirect cooling system and a direct cooling system, and air, hydrogen and water are mainly used as a cooling medium.

【0076】水素冷却は大容量で用いられ、間接・直接
両方式があり、すべてガス冷却器が発電機本体内に組み
込まれた防爆密閉構造となる。また、水冷却の場合は直
接冷却方式となり、大容量機では固定子・回転子の両方
を水冷却方式とすることもある。
Hydrogen cooling is used with a large capacity, and there are both indirect and direct types, and all of them have an explosion-proof sealed structure in which a gas cooler is incorporated in the generator body. Further, in the case of water cooling, a direct cooling method is used, and in a large capacity machine, both the stator and the rotor may be water cooling methods.

【0077】図12は本発明に係る固定子コイル直接水
冷却形タービン発電機の一例である。
FIG. 12 shows an example of a stator coil direct water cooling type turbine generator according to the present invention.

【0078】(固定子)固定子わくは溶接構造鋼板など
でつくられ通風路を形成し、鉄心を支えるとともに振動
を防ぐように強固につくられる。磁気吸引力により鉄心
はだ円に変形し、回転子の回転に伴い二倍周波数の振動
が発生する。この振動は大形機ほど大きくなるので、鉄
心と固定子わくとをばねを介して取り付ける弾性支持構
造とする。
(Stator) The stator frame is made of a welded structure steel plate or the like to form a ventilation path, supports the iron core, and is strong so as to prevent vibration. The magnetic attraction causes the iron core to deform into an ellipse, and the double frequency vibration is generated as the rotor rotates. Since this vibration becomes larger in larger machines, an elastic support structure is used in which the iron core and the stator frame are attached via springs.

【0079】固定子鉄心2には、0.35または0.5mm
厚のけい素鋼板が用いられ、方向性けい素鋼板が使用さ
れる。鉄心は軸方向に50〜60mm程度ずつ積層され、
間に通風ダクトを形成するようにI形鋼の間隔片を入れ
る。
The stator core 2 has 0.35 or 0.5 mm.
Thick silicon steel plates are used, and grain-oriented silicon steel plates are used. The iron cores are laminated in the axial direction by 50 to 60 mm each,
I-shaped steel spacer pieces are inserted so as to form a ventilation duct therebetween.

【0080】固定子巻線7は通常2層巻が用いられる
が、2極機の場合、特に巻線端部が長くなるため強固に
保持しなければならない。漂遊負荷損が大きくなるの
で、端部の構造物には非磁性材を使用する。
The stator winding 7 is usually a two-layer winding, but in the case of a two-pole machine, the winding end portion is particularly long and must be held firmly. Non-magnetic material is used for the end structure because stray load loss is large.

【0081】(回転子)タービン発電機の大きな特徴は
高速回転することであり、遠心力が大きくなるので回転
子直径が制限される。回転子構造材料に機械的強度を確
保するとともに、危険速度を避け振動を抑えるため一体
鍛造され、図14に示すスロット16を加工し、その中
に界磁巻線がおさめられる。回転子1の形状を図13に
示す。
(Rotor) A major feature of the turbine generator is that it rotates at a high speed, and since the centrifugal force becomes large, the rotor diameter is limited. The rotor structural material is mechanically forged while being integrally forged in order to avoid a dangerous speed and suppress vibration, and the slot 16 shown in FIG. 14 is processed, and the field winding is housed therein. The shape of the rotor 1 is shown in FIG.

【0082】主軸の材料は本発明に係るNi−Cr−M
o−V鋼からなる。図中には示されていないが、フラン
ジ15とセンタリング18との間にファン20の取付け
用リング17が設けられる。
The main shaft material is Ni-Cr-M according to the present invention.
It consists of o-V steel. Although not shown in the drawing, a ring 17 for mounting the fan 20 is provided between the flange 15 and the center ring 18.

【0083】界磁巻線3は銅帯を平巻きに成形してティ
ース12間に形成された回転子鉄心スロット内に分布巻
きし、導体の1ターンごとに層間絶縁を注入する。巻線
の端部は保持環(リティニングリング)9で押える。コ
イルには通常の銅の代りにクリープ特性の良好な銀入銅
が使用される。
The field winding 3 is formed by flatly winding a copper band and distributedly wound in the rotor core slots formed between the teeth 12, and the interlayer insulation is injected for each turn of the conductor. The ends of the winding are held by a retaining ring 9. Instead of ordinary copper, silver-filled copper with good creep characteristics is used for the coil.

【0084】保持環9はC0.1% 以下,N0.4% 以
上,10〜25%Mn,15〜20%Crを含む非磁性
ステンレス鋼が用いられる。巻線3がスロット16に埋
込まれた後、スロット16の最も広い部分に超ジュラル
ミン合金によるウェッジ13がはめ込まれることによっ
て固定される。エンドダンパリング14には端部又は全
長ダンパが用いられ、端部Al合金,胴部銀入銅合金が
用いられる。8はシャフト、11は磁極、15はカップ
リングである。
The retaining ring 9 is made of non-magnetic stainless steel containing C 0.1% or less, N 0.4% or more, 10 to 25% Mn, and 15 to 20% Cr. After the winding 3 is embedded in the slot 16, it is fixed by fitting a wedge 13 made of a super duralumin alloy into the widest portion of the slot 16. An end or full length damper is used for the end damper ring 14, and an end Al alloy and a body silver-copper alloy are used. 8 is a shaft, 11 is a magnetic pole, and 15 is a coupling.

【0085】(通風方式)1000MVA級以上の大形
機で鉄心長が長くなると均一に冷却することがむずかし
いため、複式通風方式をとる。
(Ventilation system) In a large machine of 1000 MVA class or more, it is difficult to uniformly cool when the iron core length becomes long, so a double ventilation system is adopted.

【0086】この方式では、鉄心背後の固定子わく内に
数区分の給気室および排気室が軸方向に交互に配列され
ており、冷却空気は発電機両端より固定子わく内の風胴
を経て各給気室に集められ、これより固定子鉄心を冷却
し、回転子内部を冷却した気体とともに外径側に流れ、
冷却器を経てファンの吸気側に至り循環する。
In this system, several sections of the air supply chambers and the exhaust chambers are alternately arranged in the axial direction in the stator frame behind the iron core, and the cooling air flows from the both ends of the generator to the wind tunnel inside the stator frame. After that, they are collected in each air supply chamber, cool the stator core from this, and flow to the outer diameter side with the gas that has cooled the inside of the rotor,
Circulates through the cooler to the intake side of the fan.

【0087】水素冷却のガス圧は間接水素冷却機で2at
g 、直接水素冷却機で2〜5atg が使用される。水素ガ
ス圧を上げた場合、熱伝達率が向上するとともにガスの
熱容量が密度に比例して増加するので、ガス自身の温度
上昇がガスの絶対圧力に逆比例して減少し、冷却効果が
増大する。同一寸法の機械の出力は一般に間接冷却形
0.05atgのときの出力を100とすれば1atg で11
5、2atg で125の出力となる。
The gas pressure for hydrogen cooling is 2 at with an indirect hydrogen cooling machine.
g, 2-5 atg used in direct hydrogen chiller. When the hydrogen gas pressure is increased, the heat transfer coefficient is improved and the heat capacity of the gas is increased in proportion to the density. Therefore, the temperature rise of the gas itself is decreased in inverse proportion to the absolute pressure of the gas, and the cooling effect is increased. To do. The output of a machine of the same size is 11 at 1 atg when the output for an indirect cooling type at 0.05 atg is 100.
It becomes 125 outputs at 5 and 2 atg.

【0088】水素冷却方式は、空気と混合した場合水素
の容積が10〜70%の範囲では爆発性になる。これを
防ぐため自動的に水素純度を約90%以上に維持するよ
うにしているが、このため機内水素ガスが軸に沿って機
外に漏れないように軸受の内側に油膜による密封装置を
備えている。軸の狭いすき間に機内の水素ガスより高い
圧力の油を流すことにより、機内からのガス漏れを防い
でいる。
The hydrogen cooling system becomes explosive when the volume of hydrogen is in the range of 10 to 70% when mixed with air. In order to prevent this, the hydrogen purity is automatically maintained at about 90% or more. For this reason, a sealing device with an oil film is installed inside the bearing to prevent hydrogen gas inside the machine from leaking out of the machine along the shaft. ing. By flowing oil with a pressure higher than that of hydrogen gas inside the machine in the narrow gap of the shaft, gas leakage from the inside of the machine is prevented.

【0089】水素冷却タービン発電機において固定子を
間接冷却とする場合でも、回転子は直接冷却とする場合
が多い。
In the hydrogen-cooled turbine generator, even when the stator is indirectly cooled, the rotor is often directly cooled.

【0090】(直接冷却)発電機コイルの導体最高温度
が出力を制限する場合、その温度上昇中に大きな割合を
占める絶縁物内での温度差を除くために、導体を直接冷
却媒体で冷却する。
(Direct Cooling) When the maximum temperature of the conductor of the generator coil limits the output, the conductor is directly cooled by a cooling medium in order to eliminate the temperature difference in the insulator which accounts for a large proportion during the temperature rise. ..

【0091】冷却媒体としては、水素ガスや油・水など
の液体がある。水は空気の場合の約50倍の熱伝達能力
を有し、冷却媒体として優れている。
As the cooling medium, there are liquids such as hydrogen gas and oil / water. Water has a heat transfer capacity about 50 times that of air, and is an excellent cooling medium.

【0092】(1)水素ガス直接冷却固定子コイルの例
を示し、素線の間にはさんだ四角なベントチューブの内
部にガスを通して導体を直接冷却する。導体の発生熱量
の一部は熱抵抗の大きな主絶縁を通って鉄心に伝わり冷
却されるが、大部分は熱抵抗の小さな冷却管を通って水
素ガスが持ち去る。
(1) Hydrogen gas direct cooling An example of a stator coil is shown, in which gas is passed through a rectangular vent tube sandwiched between the wires to directly cool the conductor. A part of the heat generated by the conductor is transmitted to the iron core through the main insulation with high thermal resistance and is cooled, but most of it is carried away by the hydrogen gas through the cooling pipe with low thermal resistance.

【0093】液体冷却には、比熱が大きく、かつ対流に
よる熱伝達率も非常に大きい純水が使用される。
Pure water having a large specific heat and a very large heat transfer coefficient by convection is used for cooling the liquid.

【0094】液体通路となる配管には、ステンレス鋼が
使用され、コイルおよびコイル端部のクリップなどには
無酸素銅または脱酸銅が使用される。絶縁接続管には機
械的強度が高く、たわみ性に富み、絶縁性の良いテフロ
ン管が普通使用される。固定子コイルの断面は素線を中
空とし、この中を液体が流れるようにしている。
Stainless steel is used for the pipes serving as the liquid passages, and oxygen-free copper or deoxidized copper is used for the coils and clips at the ends of the coils. A Teflon tube with high mechanical strength, high flexibility, and good insulation is usually used for the insulation connection tube. In the cross section of the stator coil, the element wire is hollow, and the liquid is allowed to flow in this.

【0095】(2)回転子の冷却媒体としては水素ガス
又は水が使用され、次の方式がある。
(2) Hydrogen gas or water is used as the cooling medium of the rotor, and there are the following methods.

【0096】エンドフィード方式には回転子端部より回
転子コイル内に押し込まれた水素ガスは、回転子中央部
にあけられた穴よりエアギャップに放出される。また、
回転子の一端よりコイル銅帯に入り他端より出る方式も
好ましい。
In the end feed system, the hydrogen gas pushed into the rotor coil from the rotor end is released into the air gap through the hole formed in the center of the rotor. Also,
A method in which the coil copper strip enters from one end of the rotor and exits from the other end is also preferable.

【0097】回転子コイルの断面形状は側路式と中空銅
帯式とのいずれでもよい。この方式をとった場合は、固
定子コイルにもガス直接冷却が採用し、高圧のブロワが
回転子の一端に取り付けられる。
The cross-sectional shape of the rotor coil may be either a bypass type or a hollow copper band type. When this method is adopted, gas direct cooling is also adopted for the stator coil, and a high-pressure blower is attached to one end of the rotor.

【0098】エアギャップピックアップ方式においては
回転子表面に吸入および排出の穴部を交互に設けて、回
転による風速を利用して、エアギャップ部における水素
ガスをコイルウェッジ表面より吸入し、コイル銅帯内を
一定距離流して発生熱を奪い、排気穴を通ってエアギャ
ップ部に出る方式、或いは回転子の水冷却技術において
回転体中に水を通す方式がある。
In the air gap pickup system, the inlet and outlet holes are alternately provided on the rotor surface, and the hydrogen gas in the air gap portion is sucked from the coil wedge surface by utilizing the wind velocity due to the rotation, and the coil copper strip is used. There is a method of passing a certain distance through the inside to remove the generated heat and discharging the generated heat to the air gap portion through an exhaust hole, or a method of passing water through a rotating body in the water cooling technology of the rotor.

【0099】水冷却方式は、水素ガス冷却方式に比較し
て構造が複雑であるために、信頼性上は不利となるが、
発電機の重量が15〜25%程度軽くなり、また部分負
荷での効率を向上させることができる。
The water cooling method is disadvantageous in reliability because it has a complicated structure as compared with the hydrogen gas cooling method.
The weight of the generator is reduced by about 15 to 25%, and the efficiency under partial load can be improved.

【0100】図中、15はタービンに結合されるフラン
ジ、20はファン、21は固定子コイル、22はブラ
シ、23はスリップリングである。
In the figure, 15 is a flange coupled to the turbine, 20 is a fan, 21 is a stator coil, 22 is a brush, and 23 is a slip ring.

【0101】図1は本発明に係るタービン出力1000
MW級(発電機容量1120MVA級)以上の大型ター
ビン発電機用ロータシャフトの斜視図である。本発明に
係るロータシャフトを次の様に製造した。
FIG. 1 shows a turbine output 1000 according to the present invention.
It is a perspective view of the rotor shaft for large turbine generators of MW class (generator capacity 1120 MVA class) or higher. The rotor shaft according to the present invention was manufactured as follows.

【0102】実施例1に記載のNo.2 とほぼ同じ組成
を目標に大気溶解後真空取鍋精錬によって製造した約1
50tの溶湯を金型に鋳造した。次いで、プレスによる
熱間鍛造を行い、据込み(鍛造比1/2U)後鍛伸(鍛
造比3S)を行った。更に、900℃で均一化焼純を行
い、所定の形状に切削加工した後、840℃で全体を2
0時間たて型炉で加熱保持した後、水噴霧によって中心
孔で100℃/hの冷却速度で冷却する焼入をした。次
いで580℃で60h加熱保持後15℃/hの速度で冷
却する焼戻処理を施した。その後、図1に示す最終形状
に切削加工を施した。本実施例は2極用で、11は磁
極、12はティース、17はファン取付用リング、18
はリティニングリング取付け用センタリングリング、1
9は中心孔である。この部分で材料の機械的性質,電気
的性質,磁気的性質を検査するための試料を採取した。
センタリングリング18はシャフト形成時一体となって
いるが、リング状に切削された後リティニングリングが
焼ばめされる。
Approximately 1 was produced by vacuum ladle refining after melting in the air, aiming at the same composition as No. 2 described in Example 1.
50t of molten metal was cast into a mold. Next, hot forging was carried out by a press, and forging (forging ratio 3S) was performed after upsetting (forging ratio 1 / 2U). Further, after homogenizing and refining at 900 ° C and cutting into a predetermined shape, the whole is 2 at 840 ° C.
After heating and holding in a vertical furnace for 0 hour, quenching was carried out by cooling with a water spray at the central hole at a cooling rate of 100 ° C./h. Then, a tempering treatment was performed in which the material was heated and held at 580 ° C. for 60 hours and then cooled at a rate of 15 ° C./h. Then, the final shape shown in FIG. 1 was cut. This embodiment is for two poles, 11 is a magnetic pole, 12 is a tooth, 17 is a fan mounting ring, 18
Is a centering ring for mounting a retaining ring, 1
9 is a central hole. At this point, samples were taken to inspect the mechanical, electrical and magnetic properties of the material.
The centering ring 18 is integrated when the shaft is formed, but after being cut into a ring shape, the retaining ring is shrink-fitted.

【0103】本実施例では全長約15m,ティース12
が設けられる胴部直径が1.2m ,胴部長さが約7m
で、胴部直径約5.7倍 である。このもののマシンサイ
ズは約10m3 で、このようにすることにより回転子の
振動感度を低くし、同相アンバランス感度を低く押える
ことができるとともに、軸のフレキシビリティが低下し
軸受安定性が高いものが得られる。
In this embodiment, the total length is about 15 m and the teeth 12 are
The diameter of the body is 1.2 m and the length of the body is about 7 m.
And the diameter of the body is about 5.7 times. This machine has a machine size of about 10 m 3 , and by doing so, the vibration sensitivity of the rotor can be lowered, the in-phase unbalance sensitivity can be suppressed low, and the flexibility of the shaft is reduced and the bearing stability is high. Is obtained.

【0104】マシンサイズは(回転子胴部外径)2×(回
転子胴長)で表わされる。
The machine size is represented by (outer diameter of rotor body) 2 × (rotor body length).

【0105】本発明におけるロータシャフトのマシンサ
イズと発電機容量(MVA)との関係は次式数1と数2
の範囲内が好ましい。
The relationship between the machine size of the rotor shaft and the generator capacity (MVA) in the present invention is expressed by the following equations (1) and (2).
The range of is preferable.

【0106】 マシンサイズ(m3)=4.7+3.2×10-3×発電機容量(MVA) …(1) マシンサイズ(m3)=4.5+5.7×10-3×発電機容量(MVA) …(2) 本実施例における機械的特性,磁気的特性及び電気的特
性は実施例1のNo.2の合金の値と同等のものであっ
た。
Machine size (m 3 ) = 4.7 + 3.2 × 10 -3 × generator capacity (MVA) (1) Machine size (m 3 ) = 4.5 + 5.7 × 10 -3 × generator capacity (MVA) (2) The mechanical properties, magnetic properties, and electrical properties of this example were equivalent to those of the No. 2 alloy of Example 1.

【0107】本実施例における仕様は次の通りである。The specifications in this embodiment are as follows.

【0108】発電機容量:1120MVA,固定子電
流:発電機容量1MVA当り22A,力率:0.9,回
転数3600rpm,周波数60Hz,固定子:直接水冷
却,回転子:直接水素冷却(発電機容量1MVA当り
0.0047kg/cm2・g),ケーシング材:SM41
鋼,鉄心材:方向性ケイ素鋼板,コイル:電気銅,絶縁
材料,エポキシレジン及びマイカ,コイル埋込み部の胴
長/胴径=5.83 ,リティニング材:C0.1% 以
下,N0.7 以上,Si1%以下の18%Mn−18%
Cr鋼,全長ダンパ,回転子コイル:銀入銅,軸受:炭
素鋼鋳鋼,全体寸法:長さ16m,幅6m,床面積96
2
Generator capacity: 1120 MVA, stator current: 22 A per generator capacity 1 MVA, power factor: 0.9, rotation speed 3600 rpm, frequency 60 Hz, stator: direct water cooling, rotor: direct hydrogen cooling (generator Capacity: 0.0047 kg / cm 2 · g per MVA, casing material: SM41
Steel, iron core material: grain oriented silicon steel plate, coil: electrolytic copper, insulating material, epoxy resin and mica, body length / body diameter of coil embedding part / 5.83, retaining material: C0.1% or less, N0.7 Above, Si 1% or less 18% Mn-18%
Cr steel, full length damper, rotor coil: silver-filled copper, bearing: carbon steel cast steel, overall dimensions: length 16 m, width 6 m, floor area 96
m 2 .

【0109】以上の構造とすることにより、1000M
W級のタービン出力に対し、発電機容量1120MVA
が得られ、1MVA当りの発電機の床面積が0.086
2であり、従来の700MW級タービンの発電機(容
量800MVA)の1MVA当りの床面積0.098m2
より約13%コンパクト化できる。この床面積は発電機
容量1MVA当り0.08〜0.09m2とすることがで
きる。
With the above structure, 1000M
Generator capacity 1120 MVA for W class turbine output
And the floor area of the generator per MVA is 0.086.
m 2 and the floor area per MVA of the conventional 700 MW class generator (capacity 800 MVA) is 0.098 m 2
More compact about 13%. This floor area can be 0.08 to 0.09 m 2 per 1 MVA of generator capacity.

【0110】また、本発明の低合金鋼によれば、胴部直
径は上限及び下限を前述のマシンサイズの値から求めら
れる値とし、更に上限の直径D(mm)を次の数3によって
求められる値及び下限の直径を数4によって求められる
値とすることが好ましい。胴部長さはその直径の5.5
〜6.5倍が好ましい。
Further, according to the low alloy steel of the present invention, the upper limit and the lower limit of the body diameter are values obtained from the above machine size values, and further the upper limit diameter D (mm) is obtained by the following formula 3. It is preferable that the value and the lower limit diameter are the values obtained by the equation 4. The body length is 5.5 of its diameter
It is preferably up to 6.5 times.

【0111】 胴部直径D(mm)=0.2×発電機容量(MVA)+1000 …(3) 胴部直径D(mm)=0.2×発電機容量(MVA)+900 …(4) 以上の構造とすることにより回転子の振動感度が小さ
く、発電機全体をコンパクトにできる。
Body diameter D (mm) = 0.2 × generator capacity (MVA) +1000 (3) Body diameter D (mm) = 0.2 × generator capacity (MVA) +900 (4) or more With this structure, the vibration sensitivity of the rotor is low, and the generator as a whole can be made compact.

【0112】[0112]

【発明の効果】本発明によれば、室温引張強さ93kg/
mm2 以上,50%破面遷移温度0℃以下,21kGにお
ける磁化力が990AT/cm以下の特性が得られ、発電
機容量900MVA以上の大容量発電機或いは回転数5
000rpm 以上の同期電動機がコンパクトに製造でき
る。これにより、設置面積の有効活用ができ、特に発電
においては石油,石炭,原子力のエネルギの多様化に貢
献できる。
According to the present invention, the room temperature tensile strength is 93 kg /
mm 2 or more, 50% fracture transition temperature 0 ° C or less, magnetizing force at 21 kG of 990 AT / cm or less, and a large-capacity generator with a generator capacity of 900 MVA or more or rotation speed 5
A synchronous motor of 000 rpm or more can be manufactured compactly. As a result, the installation area can be effectively utilized, and particularly in power generation, it can contribute to diversification of energy of oil, coal, and nuclear power.

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

【図1】本発明に係る回転電機用ロータシャフトの斜視
図。
FIG. 1 is a perspective view of a rotor shaft for a rotary electric machine according to the present invention.

【図2】引張強さとCrとの関係を示す図。FIG. 2 is a diagram showing the relationship between tensile strength and Cr.

【図3】引張強さと(Ni/Cr)比との関係を示す
図。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between tensile strength and (Ni / Cr) ratio.

【図4】引張強さとSiとの関係を示す図。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between tensile strength and Si.

【図5】FATTとNi又はCrとの関係を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between FATT and Ni or Cr.

【図6】FATTとSiとの関係を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between FATT and Si.

【図7】FATTとAlとの関係を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a relationship between FATT and Al.

【図8】磁化力とSiとの関係を示す図。FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a magnetizing force and Si.

【図9】磁化力とP+S+Sn+Sb+Asとの関係を
示す図。
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between a magnetizing force and P + S + Sn + Sb + As.

【図10】磁化力とAlとの関係を示す図。FIG. 10 is a diagram showing a relationship between magnetizing force and Al.

【図11】磁化力とSi×(P+S+Sn+Sb+A
s)との関係を示す図。
FIG. 11: Magnetizing force and Si × (P + S + Sn + Sb + A)
The figure which shows the relationship with s).

【図12】タービン発電機の断面図。FIG. 12 is a sectional view of a turbine generator.

【図13】タービン発電機用回転子の斜視図。FIG. 13 is a perspective view of a rotor for a turbine generator.

【図14】回転子のスロット断面図。FIG. 14 is a sectional view of a slot of a rotor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…回転子、2…固定子、3…界磁巻線、4…軸受ブラ
ケット、5…固定子フレーム、6…軸受、8…シャフ
ト、9…リティニングリング、10…クロス・スロッ
ト、11…磁極、12…ティース、13…ウェッジ、1
4…エンドタンパリング、15…カップリング、16…
スロット、17…ファン取付け用リング、18…センタ
リングリング、19…中心孔、20…ファン、21…固
定子コイル、22…ブラシ(黒鉛)、23…スリップリ
ング。
1 ... Rotor, 2 ... Stator, 3 ... Field winding, 4 ... Bearing bracket, 5 ... Stator frame, 6 ... Bearing, 8 ... Shaft, 9 ... Retaining ring, 10 ... Cross slot, 11 ... Magnetic poles, 12 ... Teeth, 13 ... Wedges, 1
4 ... End tampering, 15 ... Coupling, 16 ...
Slots, 17 ... Fan mounting ring, 18 ... Centering ring, 19 ... Center hole, 20 ... Fan, 21 ... Stator coil, 22 ... Brush (graphite), 23 ... Slip ring.

フロントページの続き (72)発明者 福井 寛 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 石塚 達郎 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Front page continuation (72) Inventor Hiroshi Fukui 4026 Kujimachi, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi Research Laboratory, Ltd. Factory Hitachi Factory

Claims (19)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】重量で、C0.15〜0.30%,Si0.
1%以下,Mn1%以下,Ni3.0〜5.0%,Cr
2.0%を越え3.0以下,Mo0.1〜1.0%,V0.
03〜0.35%及び残部が実質的にFeであることを
特徴とする回転電機用ロータシャフト。
1. C. 0.15 to 0.30% by weight and Si 0.30 by weight.
1% or less, Mn 1% or less, Ni 3.0 to 5.0%, Cr
More than 2.0% and less than 3.0, Mo 0.1-1.0%, V0.
A rotor shaft for a rotary electric machine, characterized in that the balance is 03 to 0.35% and the balance is substantially Fe.
【請求項2】重量で、C0.15〜0.35%,Si0.
1%以下,Mn1%以下,Ni3.0〜5.0%,Cr
1.5〜3.5%,Mo0.1〜1.0%,V0.03〜0.
35%及び残部が実質的にFeであり、前記(Ni/C
r)比が1.2〜2.0であることを特徴とする回転電機
用ロータシャフト。
2. By weight, C 0.15 to 0.35% and Si 0.30.
1% or less, Mn 1% or less, Ni 3.0 to 5.0%, Cr
1.5-3.5%, Mo 0.1-1.0%, V 0.03-0.0%.
35% and the balance being substantially Fe, the above (Ni / C
r) The ratio is 1.2 to 2.0, a rotor shaft for a rotary electric machine.
【請求項3】重量で、C0.15〜0.30%,Si0.
3%以下,Mn1%以下,Ni3.0〜5.0%,Cr
2.05〜3.0%,Mo0.1〜1.0%,V0.03〜
0.35%,A10.006% 以下及び残部が実質的に
Feであることを特徴とする回転電機用ロータシャフ
ト。
3. By weight, C 0.15 to 0.30% and Si 0.30.
3% or less, Mn 1% or less, Ni 3.0 to 5.0%, Cr
2.05-3.0%, Mo0.1-1.0%, V0.03-
A rotor shaft for a rotary electric machine, which is characterized in that 0.35%, A 10.06% or less and the balance substantially Fe.
【請求項4】重量で、C0.15〜0.30%,Si0.
2%以下,Mn1%以下,Ni3.0〜5.0%,Cr
2.0〜3.0%,Mo0.1〜1.0%,V0.03〜0.
35%及び残部が実質的にFeであり、室温の引張強さ
93kg/mm2 以上,50%破面遷移温度0℃以下、及び
焼戻ベーナイト組織を有することを特徴とする回転電機
用ロータシャフト。
4. By weight, C 0.15 to 0.30% and Si 0.30.
2% or less, Mn 1% or less, Ni 3.0 to 5.0%, Cr
2.0-3.0%, Mo 0.1-1.0%, V 0.03-0.0%.
A rotor shaft for a rotary electric machine, characterized in that 35% and the balance are substantially Fe, have a tensile strength at room temperature of 93 kg / mm 2 or more, a fracture surface transition temperature of 0% or less at 50%, and a tempered bainite structure. ..
【請求項5】重量で、C0.15〜0.30%,Si0.
1%以下,Mn1%以下,Ni3.0〜5.0%,Cr
2.0〜3.0%,Mo0.1〜1.0%,V0.03〜0.
35%,IIa族元素及びIIIa 族元素の少なくとも1つ
の元素0.001〜0.1%及び残部が実質的にFeであ
ることを特徴とする回転電機用ロータシャフト。
5. By weight, C 0.15 to 0.30% and Si 0.30.
1% or less, Mn 1% or less, Ni 3.0 to 5.0%, Cr
2.0-3.0%, Mo 0.1-1.0%, V 0.03-0.0%.
A rotor shaft for a rotating electric machine, comprising: 35%, 0.001 to 0.1% of at least one element of group IIa and group IIIa, and the balance being substantially Fe.
【請求項6】重量で、C0.15〜0.30%,Si0.
1%以下,Mn1%以下,Ni3.0〜5.0%,Cr
2.0〜3.0%,Mo0.1〜1.0%,V0.03〜0.
35%及び残部が実質的にFeであり、21kGにおけ
る磁化率が990AT/cm以下及び焼戻ベーナイト組織
を有することを特徴とする回転電機用ロータシャフト。
6. By weight, C 0.15 to 0.30% and Si 0.30.
1% or less, Mn 1% or less, Ni 3.0 to 5.0%, Cr
2.0-3.0%, Mo 0.1-1.0%, V 0.03-0.0%.
A rotor shaft for a rotary electric machine, comprising 35% and the balance being substantially Fe, having a magnetic susceptibility at 21 kG of 990 AT / cm or less and having a tempered bainite structure.
【請求項7】重量で、C0.15〜0.30%,Si0.
1%以下,Mn1%以下,Ni3.0〜5.0%,Cr
2.0〜3.0%,Mo0.1〜1.0%,V0.03〜0.
35%,IVa族元素,Nb,Ta及びWの少なくとも1
つの元素0.2% 以下及び残部が実質的にFeであるこ
とを特徴とする回転電機用ロータシャフト。
7. By weight, C 0.15 to 0.30% and Si 0.30.
1% or less, Mn 1% or less, Ni 3.0 to 5.0%, Cr
2.0-3.0%, Mo 0.1-1.0%, V 0.03-0.0%.
35%, at least 1 of IVa group element, Nb, Ta and W
A rotor shaft for a rotary electric machine, wherein one element is 0.2% or less and the balance is substantially Fe.
【請求項8】重量で、C0.15〜0.30%,Si0.
1〜0.3%,Mn0.5%以下,Ni3.25〜4.5
%,Cr2.05〜2.60%,Mo0.25〜0.60
%,V0.05〜0.20%,Al0.01%以下及び残部が
実質的にFeであり、焼戻ベーナイト組織を有すること
を特徴とする回転電機用ロータシャフト。
8. By weight, C 0.15 to 0.30% and Si 0.30.
1-0.3%, Mn 0.5% or less, Ni 3.25-4.5
%, Cr 2.05 to 2.60%, Mo 0.25 to 0.60
%, V0.05-0.20%, Al 0.01% or less, and the balance being substantially Fe, and having a tempered bainite structure.
【請求項9】軸方向にコイルを埋込むスロットを有する
胴部,動力の伝達を授受するフランジ部及び軸受部を備
えた回転電機用ロータシャフトにおいて、該シャフトは
室温引張強さ93kg/mm2 以上,50%破面遷移温度0
℃以下及び21kGにおける磁化力が990AT/cm以
下及び20kGにおける磁化力が400AT/cm以下で
ある低合金鋼からなり、前記胴部直径が1m以上及び前
記胴部長さが前記胴部直径の5.5〜6.5倍であること
を特徴とする回転電機用ロータシャフト。
9. A rotor shaft for a rotary electric machine, comprising a barrel portion having a slot for embedding a coil in the axial direction, a flange portion for transmitting and receiving power transmission, and a bearing portion, the shaft having a room temperature tensile strength of 93 kg / mm 2 Above, 50% fracture transition temperature 0
It consists of low alloy steel having a magnetizing force of 990 AT / cm or less at 20 ° C or less and 400 AT / cm or less at 20 kG, and the body diameter is 1 m or more and the body length is 5. A rotor shaft for a rotary electric machine, which has a ratio of 5 to 6.5 times.
【請求項10】軸方向にコイルを埋込むスロットを有す
る胴部,動力の伝達を授受するフランジ部及び軸受部を
備えた回転電機用ロータシャフトにおいて、該シャフト
は前記胴部直径が1m以上、胴部長さが前記胴部直径の
5.5〜6.5倍である高強度Ni−Cr−Mo−V合金
鋼よりなり、前記胴部直径D(mm)は発電機容量1MV
A当り0.2mm に1000mmを加えた値以下及び前記発
電機容量1MVA当り0.2mm に900mmを加えた値と
することを特徴とする回転電機用ロータシャフト。
10. A rotor shaft for a rotary electric machine, comprising: a body having a slot for embedding a coil in an axial direction, a flange portion for transmitting and receiving power transmission, and a bearing portion, wherein the shaft has a body diameter of 1 m or more, The body length is made of high-strength Ni-Cr-Mo-V alloy steel having a body diameter of 5.5 to 6.5 times, and the body diameter D (mm) is a generator capacity of 1 MV.
A rotor shaft for a rotary electric machine, which has a value equal to or smaller than a value obtained by adding 1000 mm to 0.2 mm per A and a value obtained by adding 900 mm to 0.2 mm per 1 MVA of the generator capacity.
【請求項11】軸方向にコイルを埋込むスロットを有す
る胴部,動力の伝達を授受するフランジ部及び軸受部を
備えた回転電機用ロータシャフトにおいて、該シャフト
は前記胴部直径D(mm)が1m以上、胴部長さが前記胴
部直径の5.5〜6.5倍である高強度Ni−Cr−Mo
−V合金鋼よりなり、該シャフトの回転数R(rpm)との
関係から求められる(D2×R2)の値が1.0〜3.0×
107 となるように前記回転数に対して前記胴部直径を
設定してなることを特徴とする回転電機用ロータシャフ
ト。
11. A rotor shaft for a rotary electric machine, comprising a body having a slot for embedding a coil in an axial direction, a flange portion for transmitting and receiving power transmission, and a bearing portion, wherein the shaft has a diameter D (mm) of the body. Of 1 m or more and the length of the body is 5.5 to 6.5 times the diameter of the body, high-strength Ni-Cr-Mo
Made of -V alloy steel, the value of (D 2 × R 2 ) obtained from the relationship with the rotational speed R (rpm) of the shaft is 1.0 to 3.0 ×
A rotor shaft for a rotating electric machine, wherein the body diameter is set with respect to the rotational speed so as to be 10 7 .
【請求項12】重量で、C0.15〜0.30%,Si
0.3%以下,Mn0.5%以下,Ni3.0〜5.0%,
Cr1.5〜3.5%,Mo0.1〜1.0%,V0.03
〜0.35%,Al0.01%以下、P,S,Sn,Sb及
びAsの総量0.03%以下、前記(Ni/Cr)比2.
1 以下である低合金鋼からなることを特徴とする回転
電機用ロータシャフト。
12. C0.15-0.30% by weight, Si
0.3% or less, Mn 0.5% or less, Ni 3.0 to 5.0%,
Cr1.5-3.5%, Mo0.1-1.0%, V0.03
~ 0.35%, Al 0.01% or less, the total amount of P, S, Sn, Sb and As 0.03% or less, the (Ni / Cr) ratio 2.
A rotor shaft for a rotary electric machine, which is made of a low alloy steel of 1 or less.
【請求項13】室温引張強さ93kg/mm2 以上,50%
破面遷移温度0℃以下及び21kGにおける磁化力が9
90AT/cm以下,20kGにおける磁化力400AT
/cm以下を有する高強度高靭性Ni−Cr−Mo−V合
金鋼よりなる一体中実シャフトによって構成されている
ことを特徴とする回転電機用ロータシャフト。
13. Room temperature tensile strength of 93 kg / mm 2 or more, 50%
Fracture surface transition temperature 0 ° C or less and magnetizing force at 21 kG is 9
Magnetization force of 400 AT at 20 kG, 90 AT / cm or less
A rotor shaft for a rotary electric machine, characterized by being constituted by an integral solid shaft made of a high-strength and high-toughness Ni-Cr-Mo-V alloy steel having a hardness of 1 / cm or less.
【請求項14】重量で、C0.15〜0.30%,Si
0.01〜0.30%,Mn0.05〜0.5%,Ni3.0
〜5.0%,Cr2.0〜3.5%,Mo0.1〜1.0
%,V0.03〜0.35% ,Al0.0005〜0.006
%、P,S,Sn,Sb及びAsの総量0.001〜0.
025%、残部が実質的にFeよりなることを特徴とす
る回転電機用ロータシャフト。
14. C0.15-0.30% by weight, Si
0.01-0.30%, Mn 0.05-0.5%, Ni 3.0
~ 5.0%, Cr 2.0-3.5%, Mo 0.1-1.0
%, V 0.03 to 0.35%, Al 0.0005 to 0.006
%, P, S, Sn, Sb and As total 0.001 to 0.00.
A rotor shaft for a rotating electric machine, characterized in that 025% and the balance substantially consist of Fe.
【請求項15】重量で、C0.15〜0.30%,Si
0.3%以下,Mn1%以下,Ni3.0〜5.0%,C
r2.0〜3.0%,Mo0.1〜1.0%及びV0.03
〜0.35%を含有する合金鋼を大気中溶解した後取鍋
精錬真空脱ガス処理等を行ない次いで該溶湯を鋳型に注
湯して造塊後あるいは大気溶解後エレクトロスラグ溶解
して造塊後熱間鍛造し、800〜900℃にて焼入れ後
550〜650℃にて10時間以上保持する焼戻し処理
を行うことを特徴とする回転電機用ロータシャフトの製
造法。
15. C0.15-0.30% by weight, Si
0.3% or less, Mn 1% or less, Ni 3.0 to 5.0%, C
r2.0-3.0%, Mo0.1-1.0% and V0.03
After melting alloy steel containing .about.0.35% in air, ladle refining vacuum degassing, etc. is performed, and then the molten metal is poured into a mold for ingot formation or after in-air dissolution and electroslag melting A method for manufacturing a rotor shaft for a rotary electric machine, comprising performing post-hot forging, quenching at 800 to 900 ° C., and then tempering at 550 to 650 ° C. for 10 hours or more.
【請求項16】コイルが埋込まれた積層鉄心からなる固
定子,該固定子内を回転し、導体コイルが埋込まれた回
転子を備え、容量900MVA以上の大容量回転電機で
あって、前記回転子は高強度Ni−Cr−Mo−V低合
金鋼よりなり、該胴部直径が1.15m 以上、該胴部長
さが胴部直径の5.5〜6.5倍であり、360rpm の回
転を受けることを特徴とする大容量回転電機。
16. A large-capacity rotating electric machine having a capacity of 900 MVA or more, comprising a stator composed of a laminated iron core in which a coil is embedded, and a rotor rotating in the stator and having a conductor coil embedded therein. The rotor is made of high strength Ni-Cr-Mo-V low alloy steel, the body diameter is 1.15 m or more, the body length is 5.5 to 6.5 times the body diameter, and 360 rpm. Large-capacity rotating electric machine characterized by receiving rotation of
【請求項17】発電機容量900MVA以上、固定子電
流が前記回転電機容量1MVA当り19〜24A、前記
固定子が直接水冷、回転子が容量1MVA当り0.00
3〜0.006kg/cm2・g の水素圧力にて冷却され、
該回転子シャフトの胴部直径が1.0m以上である高強度
Ni−Cr−Mo−V合金鋼よりなることを特徴とする
大容量回転電機。
17. A generator capacity of 900 MVA or more, a stator current of 19 to 24 A per the rotary electric machine capacity of 1 MVA, a direct water cooling of the stator, and a rotor of 0.00 per capacity of 1 MVA.
Cooled with hydrogen pressure of 3 to 0.006 kg / cm 2 · g,
A large-capacity rotating electric machine comprising a high-strength Ni-Cr-Mo-V alloy steel having a body diameter of the rotor shaft of 1.0 m or more.
【請求項18】発電機定格容量が1,120,000KVA であ
り、固定子と、該固定子内を回転し、導体コイルが埋込
まれた回転子を備えた発電機であって、前記固定子は直
接水冷され、前記回転子は水素ガス冷却され、前記回転
子胴部直径が1.15〜1.35m及び((胴部直径)2×
(胴部長さ))によって求められるマシンサイズが9〜1
0m3 、前記回転子が3600rpm の回転を受けること
を特徴とする大容量発電機。
18. A generator having a generator rated capacity of 1,120,000 KVA, a stator and a rotor rotating in the stator and having a conductor coil embedded therein, wherein the stator is directly Water cooled, the rotor was hydrogen gas cooled, and the rotor body diameter was 1.15 to 1.35 m and ((body diameter) 2 ×
The machine size required by (body length) is 9 to 1
0 m 3 , a large-capacity generator characterized in that the rotor receives rotation of 3600 rpm.
【請求項19】重量で、C0.15〜0.30%,Si
0.3%以下,Mn1.0%以下,Ni3.0〜5.0%,
Cr2.0〜3.5%,Mo0.1〜1.0%及びV0.0
3〜0.35%,Al0.010%以下、P,S,Sn,
Sb及びAsの総量0.025%以下及び残部が実質的にF
eであり、前記(Ni/Cr)比が2.3 以下であるこ
とを特徴とする高強度低合金鋼。
19. By weight, C 0.15 to 0.30%, Si
0.3% or less, Mn 1.0% or less, Ni 3.0 to 5.0%,
Cr 2.0-3.5%, Mo 0.1-1.0% and V 0.0
3 to 0.35%, Al 0.010% or less, P, S, Sn,
The total amount of Sb and As is 0.025% or less and the balance is substantially F
and a (Ni / Cr) ratio of 2.3 or less, a high strength low alloy steel.
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