(57)【要約】      （修正有）【課題】高温セクションを含む区分式ロータについて提供する。【解決手段】高温セクションは第１の耐熱材料セクションと、第２の耐熱材料セクションと、複数の耐熱材料サブセクション部品からなる区分式耐熱材料セクションとを含む。区分式耐熱材料セクションは第１の耐熱材料セクション及び第２の高温セクションに結合している。複数の高温サブセクション部品は独立にニッケル基超合金で形成されている。区分式ロータを有する蒸気タービン及び区分式ロータの製造方法について開示する。【選択図】図１
2014012882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の耐熱材料セクション、
第２の耐熱材料セクション、及び
複数の耐熱材料サブセクション部品で形成された区分式耐熱材料セクション
を含む高温セクション
を含む区分式ロータであって、区分式耐熱材料セクションが第１の耐熱材料セクション及び第２の高温セクションに結合しており、
複数の高温サブセクション部品が独立にニッケル基超合金で形成されている、区分式ロータ。
【請求項２】
複数の耐熱材料サブセクション部品がボルト留めにより互いに結合している、請求項１記載の区分式ロータ。
【請求項３】
複数の耐熱材料サブセクション部品が実質的に同一の組成物で形成されている、請求項１記載の区分式ロータ。
【請求項４】
複数の耐熱材料サブセクション部品が異なる組成物で形成されている、請求項１記載の区分式ロータ。
【請求項５】
ニッケル基超合金が１６〜２５重量％のＣｒ、４〜１２重量％のＭｏ、１．０〜６．０重量％のＣｂ、０．３〜４．０重量％のＴｉ、０．０５〜１．０重量％のＡｌ、１０重量％以下のＦｅ、残部のＮｉ及び不可避不純物からなる、請求項１記載の区分式ロータ。
【請求項６】
ニッケル基超合金が１６〜２４重量％のＣｒ、５〜１５重量％のＣｏ、５〜１２重量％のＭｏ、０．５〜４．０重量％のＴｉ、０．３〜３．０重量％のＡｌ、０．００２〜０．０４重量％のＢ、残部のＮｉ及び不可避不純物からなる、請求項１記載の区分式ロータ。
【請求項７】
第１の耐熱材料セクション及び第２の耐熱材料セクションの一方又は両方が高クロム鋼である、請求項１記載の区分式ロータ。
【請求項８】
高クロム鋼が０．１〜１．２重量％のＭｎ、１．５重量％以下のＮｉ、８．０〜１５．０重量％のＣｒ、４．０重量％以下のＣｏ、０．５〜３．０重量％のＭｏ、０．０５〜１．０重量％のＶ、０．０２〜０．５重量％のＣｂ、０．００５〜０．１５重量％のＮ、０．０４重量％以下のＢ、３．０重量％以下のＷ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる、請求項７記載の区分式ロータ。
【請求項９】
第１の耐熱材料セクション、
第２の耐熱材料セクション、及び
複数の耐熱材料サブセクション部品で形成され、第１の耐熱材料セクション及び第２の高温セクションに結合した区分式耐熱材料セクション
を含む区分式ロータを含む蒸気タービンであって、
複数の高温サブセクション部品が独立にニッケル基超合金で形成されている、蒸気タービン。
【請求項１０】
複数の耐熱材料サブセクション部品がボルト留めにより互いに結合している、請求項９記載の蒸気タービン。
【請求項１１】
複数の耐熱材料サブセクション部品が実質的に同一の組成物で形成されている、請求項９記載の蒸気タービン。
【請求項１２】
複数の耐熱材料サブセクション部品が異なる組成物で形成されている、請求項９記載の蒸気タービン。
【請求項１３】
ニッケル基超合金が１６〜２５重量％のＣｒ、４〜１２重量％のＭｏ、１．０〜６．０重量％のＣｂ、０．３〜４．０重量％のＴｉ、０．０５〜１．０重量％のＡｌ、１０重量％以下のＦｅ、残部のＮｉ及び不可避不純物からなる、請求項９記載の蒸気タービン。
【請求項１４】
ニッケル基超合金が１６〜２４重量％のＣｒ、５〜１５重量％のＣｏ、５〜１２重量％のＭｏ、０．５〜４．０重量％のＴｉ、０．３〜３．０重量％のＡｌ、０．００２〜０．０４重量％のＢ、残部のＮｉ及び不可避不純物からなる、請求項９記載の蒸気タービン。
【請求項１５】
第１の耐熱材料セクション及び第２の耐熱材料セクションの一方又は両方が高クロム鋼である、請求項９記載の蒸気タービン。
【請求項１６】
高クロム鋼が０．１〜１．２重量％のＭｎ、１．５重量％以下のＮｉ、８．０〜１５．０重量％のＣｒ、４．０重量％以下のＣｏ、０．５〜３．０重量％のＭｏ、０．０５〜１．０重量％のＶ、０．０２〜０．５重量％のＣｂ、０．００５〜０．１５重量％のＮ、０．０４重量％以下のＢ、３．０重量％以下のＷ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる、請求項１５記載の蒸気タービン。
【請求項１７】
区分式ロータの製造方法であって、
第１の耐熱材料セクション、第２の耐熱材料セクション、及び複数の高温サブセクション部品を準備し、
複数の耐熱材料サブセクション部品を互いに固定して区分式耐熱材料セクションを形成し、
第１の耐熱材料セクションと、第２の耐熱材料セクションと、区分式耐熱材料セクションとを接合して高圧ロータセクションを形成する
ことを含んでおり、
複数の高温サブセクション部品が独立にニッケル基超合金で形成される、方法。
【請求項１８】
ニッケル基超合金が１６〜２５重量％のＣｒ、４〜１２重量％のＭｏ、１．０〜６．０重量％のＣｂ、０．３〜４．０重量％のＴｉ、０．０５〜１．０重量％のＡｌ、１０重量％以下のＦｅ、残部のＮｉ及び不可避不純物からなる、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
ニッケル基超合金が１６〜２４重量％のＣｒ、５〜１５重量％のＣｏ、５〜１２重量％のＭｏ、０．５〜４．０重量％のＴｉ、０．３〜３．０重量％のＡｌ、０．００２〜０．０４重量％のＢ、残部のＮｉ及び不可避不純物からなる、請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
第１の耐熱材料セクション及び第２の耐熱材料セクションの一方又は両方が高クロム鋼である、請求項１７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に蒸気タービンに関し、より具体的には超臨界蒸気に曝露される区分式ロータシャフトを有する蒸気タービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的な蒸気タービンプラントは高圧蒸気タービン、中圧蒸気タービン及び低圧蒸気タービンを備える。各々の蒸気タービンは、具体的なタービンの作動条件、圧力、温度、流量などに耐えるのに適した材料で形成される。
【０００３】
最近、ある範囲の圧力及び温度で作動する蒸気タービンを含む、大容量化及び高効率化に向けた蒸気タービンプラントが設計されている。これらの設計には、一体に統合され、各蒸気タービンに同じ金属材料を用いた高圧−低圧一体型、高圧−中圧−低圧一体型及び中圧−低圧一体型の蒸気タービンロータが含まれる。多くの場合、用いられる金属はそのタービンの最も高い作動条件で動作することのできるものであり、そのためタービンの全体的コストが増す。
【０００４】
蒸気タービンは通常ロータとケーシングジャケットを含んでいる。ロータは、動翼を含む回転可能に装着されたタービンシャフトを含んでいる。加熱加圧された蒸気がケーシングジャケットとロータの間の流れ空間を流れる際に、蒸気からエネルギーがロータに移動してタービンシャフトが回転する。ロータ、特にロータシャフトは、タービンの金属の大部分をなすことが多い。従って、ロータを形成する金属はタービンのコストを大きく左右する。ロータが高価な耐熱金属から形成される場合、コストはさらに増大する。タービンロータのような耐熱材料の部品の製造に当たり、大型一体式部品を形成すると部品が高価になり、製造時間が延び、製造能力が制限されることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７８５０４２３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、単一の鍛造品より単位ポンド当たりの価格が低く、かつ単一の部品ロータ鍛造品に関して当技術分野で公知のものより製造が容易な材料を有する、当技術分野で公知のものより小さい複数の鍛造品で形成される蒸気タービンロータを提供することが望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の代表的な実施形態では、高温セクションを含む区分式ロータについて開示する。高温セクションは第１の耐熱材料セクションと、第２の耐熱材料セクションと、複数の耐熱材料サブセクション部品からなる区分式耐熱材料セクションとを含む。区分式耐熱材料セクションは第１の耐熱材料セクション及び第２の高温セクションに結合している。複数の高温サブセクション部品は独立にニッケル基超合金で形成されている。
【０００８】
本開示の別の代表的な実施形態では、区分式ロータを含む蒸気タービンについて開示する。区分式ロータは高温セクションを含む。高温セクションは第１の耐熱材料セクションと、第２の耐熱材料セクションと、複数の耐熱材料サブセクション部品からなる区分式耐熱材料セクションとを含む。区分式耐熱材料セクションは第１の耐熱材料セクション及び第２の高温セクションに結合している。複数の高温サブセクション部品は独立にニッケル基超合金で形成されている。
【０００９】
本開示のさらに別の代表的な実施形態では、ロータの製造方法について開示するが、本方法は、第１の耐熱材料セクションと、第２の耐熱材料セクションと、複数の耐熱材料サブセクション部品とを準備することを含む。複数の耐熱材料サブセクション部品を互いに固定して区分式耐熱材料セクションを形成する。第１の耐熱材料セクションと、第２の耐熱材料セクションと、区分式耐熱材料セクションとを互いに接合して高圧ロータセクションを形成する。複数の高温サブセクション部品は独立にニッケル基超合金で形成される。
【００１０】
本発明のその他の特徴及び利点については、本発明の原理を例示する図面と併せて好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明を参照することによって明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本開示による蒸気タービンの断面図である。
【図２】図２は、図１の一部分の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図面を通して、同じ部材にはできるだけ同じ符号を用いた。
【００１３】
以下、本開示の代表的な実施形態を示す添付の図面を参照して本開示をより詳しく説明する。しかし、本開示は、多くの異なる形態で具体化され得、本明細書に記載する実施形態に限定して解釈されるべきではない。
【００１４】
単位ポンド当たりで単一の鍛造品より高価でない材料を有する耐熱材料の当技術分野で公知のものより小さい鍛造品で形成される区分式蒸気タービンロータが提供される。耐熱材料を有する区分式ロータ構成によって、より大型の区分式部品に耐熱材料を使用することができ、小さい単一構成の鍛造部品より高い入口温度が可能になる。加えて、より小さい鍛造品は単一構成のロータ鍛造品に関して当技術分野で公知のものより製造がより容易である。さらに、より小さい鍛造品は納入サイクルが短くなり得、より効率的な製造が可能となる。幾つかの実施形態では、区分式ロータは、メンテナンス及び／又は修理のために分解することができる部品を含む。さらに加えて、区分式ロータでは、複雑な鍛造又は製造技術を要することなくロータ条件に厳密に対応するロータの可変又は適合した材料構成が可能になる。
【００１５】
本開示の実施形態では、本システム構成により、より低コストの蒸気タービンロータが得られる。本開示の一実施形態の別の利点として、多数の部品からなるロータを調達するためのリードタイムが単一ピースの鍛造品から鍛造されるロータの場合より短いので、製造時間が短縮される。さらに別の利点は、このシステムによって、単一の高温部品として製造することができなかった非常に大きいロータを製造するための手段が提供されることである。本開示の実施形態によって、ａ）単位ポンド当たりで単一の鍛造品より高価でないか、又はｂ）単一のより大型のワンピース鍛造品と比べて調達サイクルの点で時間の節約になる、同じ材料製の一連のより小さい鍛造品からタービンロータを製作することができる。かかる構成により、より高価でない製造が提供される。
【００１６】
図１及び２は、本開示の一実施形態による蒸気タービン１０の断面図を示す。図２は、図１の断面図に示した領域２の拡大図を示す。蒸気タービン１０は、タービンロータ１３が回転軸１４の回りに回転自在に装着されたケーシング１２を含む。蒸気タービン１０は、高圧（ＨＰ）セクション１６を含む高温セクションを含む。
【００１７】
一実施形態では、高温セクションは超臨界条件で作動するＨＰセクション１６である。一実施形態では、蒸気タービン１０のＨＰセクション１６は約２２０ｂａｒを超える圧力で蒸気を受け入れる。別の実施形態では、高圧セクション１６は約２２０ｂａｒ〜約３４０ｂａｒの圧力で蒸気を受け入れる。さらに別の実施形態では、高圧セクション１６は約２２０ｂａｒ〜約２４０ｂａｒの圧力で蒸気を受け入れる。さらに、高圧セクション１６は約５９０℃〜約６５０℃の温度で蒸気を受け入れる。別の実施形態では、高圧セクション１６は約５９０℃〜約６２５℃の温度で蒸気を受け入れる。さらに別の実施形態では、高圧セクション１６は約５９０℃〜約７６０℃の温度で蒸気を受け入れる。さらにさらに別の実施形態では、高圧セクション１６は約５９０℃〜約８００℃の温度で蒸気を受け入れる。
【００１８】
別の実施形態では、蒸気タービン１０は、同様に構成されたＨＰセクションの下流の中圧（ＩＰ）セクションである高温セクションを含む。ＩＰセクションの温度範囲はＨＰセクションの温度範囲と実質的に同一であるが（例えば、約５９０℃〜約８００℃）、より低い圧力である。例えば、ＩＰセクションの圧力は約３０ｂａｒ〜約１００ｂａｒである。
【００１９】
ケーシング１２はＨＰケーシング１２を含む。図１に示した代表的な実施形態では、ＨＰケーシング１２は二重壁ケーシングである。ケーシング１２は、図１に示したハウジング２０及び内側のケーシング２０に取り付けられた複数の案内翼２２を含む。ロータ１３はシャフト２４及びシャフト２４に固定された複数の動翼２５を含む。シャフト２４は第１のベアリング２３６及び第２のベアリング２３８により回転自在に支持されている。
【００２０】
主蒸気流路２６はケーシング１２とロータ１３との間の蒸気流の経路として定義される。主蒸気流路２６はタービンＨＰセクション１６内に位置するＨＰ主蒸気流路３０を含む。本明細書で使用する場合、用語「主蒸気流路」は力を産み出す蒸気の主要な流路を意味する。
【００２１】
蒸気は主蒸気流路２６の流入領域２８に供給される。蒸気は静翼２２と動翼２５との間の主蒸気流路２６のＨＰ主蒸気流路３０を通って流れ、その間に蒸気は膨張し冷却される。蒸気の熱エネルギーは、蒸気が軸１４の回りでロータ１３を回転させるときに機械的回転エネルギーに変換される。ＨＰ主蒸気流路セクション３０を通って流れた後、蒸気は蒸気流出領域３２から流れ出て中間過熱器（図示せず）に入り、そこで蒸気はより高い温度に加熱される。蒸気は、これ以上詳細には示さない他の作動に使用し得る。
【００２２】
さらに図１から分かるように、ロータ１３はタービンＨＰセクション１６内に位置するロータＨＰセクション２１０を含む。ロータ１３はシャフト２４を含む。対応して、シャフト２４はタービンＨＰセクション１６内に位置するシャフトＨＰセクション２２０を含む。シャフトＨＰセクション２２０は、例えば、ボルト継ぎ手２３０で、ＩＰセクション又はその他の適切なタービン部品のような他の部品に接合することができる。別の実施形態では、シャフトＨＰセクション２２０は、溶接、ボルト留め、又はその他の接合技術により他の部品に接合することができる。
【００２３】
シャフトＨＰセクション２２０は、シャフト２４の第１の端部２３２で、ボルト継ぎ手、溶接、又はその他の接合技術により、別の部品（図示せず）に接合できる。別の実施形態では、シャフトＨＰセクション２２０は、シャフト２４の第１の端部２３２で発電機にボルトで留めすればよい。
【００２４】
シャフトＨＰセクション２２０は流入領域２８を介して２２０ｂａｒを超える圧力で蒸気を受け入れる。別の実施形態では、シャフトＨＰセクション２２０は約２２０ｂａｒ〜約３４０ｂａｒの圧力で蒸気を受け入れる。さらに別の実施形態では、シャフトＨＰセクション２２０は約２２０ｂａｒ〜約２４０ｂａｒの圧力で蒸気を受け入れる。シャフトＨＰセクション２２０は約５７５℃〜約６５０℃の温度で蒸気を受け入れる。別の実施形態では、シャフトＨＰセクション２２０は約５９０℃〜約６２５℃の温度で蒸気を受け入れる。さらに別の実施形態では、シャフトＨＰセクション２２０は約５９０℃〜約７６０℃の温度で蒸気を受け入れる。さらにさらに別の実施形態では、シャフトＨＰセクション２２０は約５９０℃〜約８００℃の温度で蒸気を受け入れる。
【００２５】
シャフトＨＰセクション２２０は第１の耐熱材料（ＨＴＭ）セクション２４０、区分式ＨＴＭセクション２４７、及び第２のＨＴＭセクション２４５を含む。区分式ＨＴＭセクション２４７は複数のＨＴＭサブセクション部品２４８で構成される。図１に示されているように、区分式ＨＴＭセクション２４７は第１のサブセクション２４１、第２のサブセクション２４２、第３のサブセクション２４３及び第４のサブセクション２４４を含んでおり、これらはボルト留め又はその他の適切な締め具によって互いに固定されている。一実施形態では、ＨＴＭサブセクション部品２４８は溶接によって接合される。図１には４つのＨＴＭサブセクション部品２４８が示されているが、より多くの又はより少ないＨＴＭサブセクション部品２４８を利用し得る。加えて、図１には実質的に均一な厚さのＨＴＭサブセクション部品２４８が示されいるが、個々のＨＴＭサブセクション部品２４８は厚さ及び形状が変化し得る。区分式ＨＴＭセクション２４７及びＨＴＭサブセクション部品２４８では、耐熱材料からより小さい鍛造品又は製作された部品を製作することが可能である。シャフトＨＰセクション２２０に対するサブセクションの以上の構成はタービンＨＰセクション１６に関連して説明して来たが、タービンＩＰセクションのサブセクションへの分割も同様にサブセクションの類似の構成にすることができる。
【００２６】
シャフトＨＰセクション２２０は第１のベアリング２３６（図１）及び第２のベアリング２３８（図１）によって回転自在に支持される。一実施形態では、第１のベアリング２３６はジャーナルベアリングである。一実施形態では、第２のベアリング２３８はスラスト／ジャーナルベアリングである。別の実施形態では、異なる支持ベアリング構成を使用し得る。第１のベアリング２３６は第１のＨＴＭセクション２４０を支持し、第２のベアリング２３８は第３のＨＴＭセクション２４５を支持する。ＨＴＭセクション２４２がボルト継ぎ手２３０まで延びている一実施形態では、第２のベアリング２３８はＨＴＭセクション２４２を支持する。さらに別の実施形態では、異なる支持ベアリング構成を使用し得る。
【００２７】
第１及び第２のＨＴＭセクション２４０、２４５はＨＰ第１継ぎ手２５０及びＨＰ第２継ぎ手２５２で区分式ＨＴＭセクション２４７に結合しる。図１に示されているように、ＨＰ第１継ぎ手２５０及びＨＰ第２継ぎ手２５２はボルト継ぎ手である。しかし、別の実施形態では、他の適切な締め具又は溶接継ぎ手によって接合される。ＨＴＭセクション２４０及び２４５は各々が、例えばボルト継ぎ手、溶接、又はその他の接合技術によって互いに結合した１以上のＨＴＭセクションを含んでいてもよい。一実施形態では、第１及び第２のＨＴＭセクション２４０、２４５は高温耐熱材料の複数の単一の単位セクション又はブロックで形成される。高温耐熱材料は耐熱材料ということができる。別の実施形態では、ＨＴＭセクション２４０、２４５は、限定されることはないが溶接及びボルト留めのような材料接合技術により一緒に結合した耐熱材料の１以上のＨＴＭセクション又はブロックで形成される。
【００２８】
区分式ＨＴＭセクション２４７は流入領域２８及びＨＰ主蒸気流路３０（図２）を少なくとも部分的に画定する。第１のＨＴＭセクション２４０はさらにＨＰ主蒸気流路３０を少なくとも部分的に画定する。別の実施形態では、ＨＰ第１継ぎ手２５０は、第１のＨＴＭセクション２４０がＨＰ主蒸気流路３０を少なくとも部分的に画定せず、区分式ＨＴＭセクション２４７がタービンのＨＰセクション２２０内でロータ１３に曝露される主蒸気流路３０の大部分又は全部を構成するように移動し得る。第２のＨＴＭセクション２４５は主蒸気流路２６を少なくとも部分的に画定しない、又は言い換えると、第２のＨＴＭセクション２４５はＨＰ主蒸気流路３０の外側にあり、主蒸気流路２６と接触しない。
【００２９】
耐熱材料はニッケル基超合金である。一実施形態では、耐熱材料はある量のクロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、コロンビウム（Ｃｂ）及び残部のニッケル（Ｎｉ）を含むニッケル基超合金である。一実施形態では、耐熱材料は１６〜２５重量％のＣｒ、１５重量％以下のＣｏ、４〜１２重量％のＭｏ、６重量％以下のＣｂ、０．３〜４．０重量％のＴｉ、０．０５〜３．０重量％のＡｌ、０．０４重量％以下のＢ、１０重量％以下のＦｅ、残部のＮｉ及び不可避不純物からなるニッケル基超合金である。
【００３０】
別の実施形態では、耐熱材料は１６〜２５重量％のＣｒ、４〜１２重量％のＭｏ、１．０〜６．０重量％のＣｂ、０．３〜４．０重量％のＴｉ、０．０５〜１．０重量％のＡｌ、１０重量％以下のＦｅ、残部のＮｉ及び不可避不純物からなるニッケル基超合金である。さらに別の実施形態では、ニッケル基超合金は１８〜２３重量％のＣｒ、６〜９重量％のＭｏ、２．０〜５．０重量％のＣｂ、０．６〜３．０重量％のＴｉ、０．０５〜０．５重量％のＡｌ、２〜７重量％のＦｅ、残部のＮｉ及び不可避不純物からなる。さらに別の実施形態では、ニッケル基超合金は１９〜２２重量％のＣｒ、６．５〜８．０重量％のＭｏ、３．０〜４．５重量％のＣｂ、１．０〜２．０重量％のＴｉ、０．１〜０．３重量％のＡｌ、３．０〜５．５重量％のＦｅ、残部のＮｉ及び不可避不純物からなる。
【００３１】
別の実施形態では、耐熱材料は１６〜２４重量％のＣｒ、５〜１５重量％のＣｏ、５〜１２重量％のＭｏ、０．５〜４．０重量％のＴｉ、０．３〜３．０重量％のＡｌ、０．００２〜０．０４重量％のＢ、残部のＮｉ及び不可避不純物からなるニッケル基超合金である。さらに別の実施形態では、ニッケル基超合金は１８〜２２重量％のＣｒ、８〜１２重量％のＣｏ、６〜１０重量％のＭｏ、１．０〜３．０重量％のＴｉ、０．８〜２．０重量％のＡｌ、０．００２〜０．０２重量％のＢ、残部のＮｉ及び不可避不純物からなる。さらに別の実施形態では、ニッケル基超合金は１９〜２１重量％のＣｒ、９〜１１重量％のＣｏ、７〜９重量％のＭｏ、１．７〜２．５重量％のＴｉ、１．２〜１．８重量％のＡｌ、０．００２〜０．０１重量％のＢ、残部のＮｉ及び不可避不純物からなる。
【００３２】
第１及び第２のＨＴＭセクション２４０、２４５は同じＨＴＭで形成される。別の実施形態では、第１、第２及び第３のＨＴＭセクションは異なるＨＴＭで形成される。
【００３３】
別の実施形態では、第１及び第２のＨＴＭセクション２４０及び２４５の一方又は両方が独立に鉄基ＨＴＭで形成される。例えば、耐熱材料は鍛鋼である。一実施形態では、鍛鋼は高クロム合金鋼である。さらに別の実施形態では、耐熱材料はある量のクロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、バナジウム（Ｖ）、マンガン（Ｍｎ）、及びコバルト（Ｃｏ）を含む鋼である。一実施形態では、耐熱材料は０．１〜１．２重量％のＭｎ、１．５重量％以下のＮｉ、８．０〜１５．０重量％のＣｒ、４．０重量％以下のＣｏ、０．５〜３．０重量％のＭｏ、０．０５〜１．０重量％のＶ、０．０２〜０．５重量％のＣｂ、０．００５〜０．１５重量％のＮ、０．０４重量％以下のＢ、３．０重量％以下のＷ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる高クロム合金鋼である。
【００３４】
別の実施形態では、耐熱材料は０．２〜１．２重量％のＭｎ、９．０〜１３．０重量％のＣｒ、０．５〜３．０重量％のＭｏ、０．０５〜１．０重量％のＶ、０．０２〜０．５重量％のＣｂ、０．０２〜０．１５重量％のＮ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる高クロム合金鋼である。さらに別の実施形態では、高クロム合金は０．３〜１．０重量％のＭｎ、１０．０〜１１．５重量％のＣｒ、０．７〜２．０重量％のＭｏ、０．０５〜０．５重量％のＶ、０．０２〜０．３重量％のＣｂ、０．０２〜０．１０重量％のＮ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる。さらに別の実施形態では、高クロム合金は０．４〜０．９重量％のＭｎ、１０．４〜１１．３重量％のＣｒ、０．８〜１．２重量％のＭｏ、０．１〜０．３重量％のＶ、０．０４〜０．１５重量％のＣｂ、０．０３〜０．０９重量％のＮ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる。
【００３５】
別の実施形態では、耐熱材料は０．２〜１．２重量％のＭｎ、０．２〜１．５重量％のＮｉ、８．０〜１５．０重量％のＣｒ、０．５〜３．０重量％のＭｏ、０．０５〜１．０重量％のＶ、０．０２〜０．５重量％のＣｂ、０．０２〜０．１５重量％のＮ、０．２〜３．０重量％のＷ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる高クロム合金鋼である。さらに別の実施形態では、高クロム合金は０．２〜０．８重量％のＭｎ、０．４〜１．０重量％のＮｉ、９．０〜１２．０重量％のＣｒ、０．７〜１．５重量％のＭｏ、０．０５〜０．５重量％のＶ、０．０２〜０．３重量％のＣｂ、０．０２〜０．１０重量％のＮ、０．５〜２．０重量％のＷ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる。さらに別の実施形態では、高クロム合金は０．３〜０．７重量％のＭｎ、０．５〜０．９重量％のＮｉ、９．９〜１０．７重量％のＣｒ、０．９〜１．３重量％のＭｏ、０．１〜０．３重量％のＶ、０．０３〜０．０８重量％のＣｂ、０．０３〜０．０９重量％のＮ、０．９〜１．２重量％のＷ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる。
【００３６】
別の実施形態では、耐熱材料は０．１〜１．２重量％のＭｎ、０．０５〜１．００重量％のＮｉ、７．０〜１１．０重量％のＣｒ、０．５〜４．０重量％のＣｏ、０．５〜３．０重量％のＭｏ、０．１〜１．０重量％のＶ、０．０２〜０．５重量％のＣｂ、０．００５〜０．０６重量％のＮ、０．００２〜０．０４重量％のＢ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる高クロム合金鋼である。さらに別の実施形態では、高クロム合金は０．１〜０．８重量％のＭｎ、０．０８〜０．４重量％のＮｉ、８．０〜１０．０重量％のＣｒ、０．８〜２．０重量％のＣｏ、１．０〜２．０重量％のＭｏ、０．１〜０．５重量％のＶ、０．０２〜０．３重量％のＣｂ、０．０１〜０．０４重量％のＮ、０．００５〜０．０２重量％のＢ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる。さらに別の実施形態では、高クロム合金は０．２〜０．５重量％のＭｎ、０．０８〜０．２５重量％のＮｉ、８．９〜９３７重量％のＣｒ、１．１〜１．５重量％のＣｏ、１．３〜１．７重量％のＭｏ、０．１５〜０．３重量％のＶ、０．０４〜０．０７重量％のＣｂ、０．０１４〜０．０３２重量％のＮ、０．００７〜０．０１４重量％のＢ、残部のＦｅ及び不可避不純物からなる。
【００３７】
シャフト２４は以下に記載する製造方法の実施形態によって製造し得る。シャフトＨＰセクション２２０は、ＨＴＭセクション２４０を区分式ＨＴＭセクション２４７に接合し、区分式ＨＴＭセクション２４７をＨＴＭセクション２４５に接合することにより製造し得る。
【００３８】
本発明の幾つかの特徴及び実施形態のみを示し説明して来たが、当業者には特許請求の範囲に記載の主題の新規な教示及び利点から実質的に逸脱しない多くの改変及び変更（例えば、様々な要素の大きさ、寸法、構造、形状及び割合、パラメーター（例えば、温度、圧力など）の値、装着配置、材料、配向などの変化）が明らかであろう。任意のプロセス又は方法工程の順序又は配列は代わりの実施形態に従って変更又は再配列し得る。従って、特許請求の範囲はかかる改変及び変更の全てを本発明の真の思想の範囲内に入るものとして包含することと了解されたい。また、代表的な実施形態を簡潔に説明するために、実際の実施の全ての特徴を記載していないことがある（すなわち、本発明を実施する際の現在考えられる最良の態様に関連しないもの、又は特許請求の範囲に記載の本発明を実施可能にするために関連しないもの）。かかる実際の実施の開発の際にはいずれも、あらゆる工学又は設計プロジェクトと同様に、数多くの実施に特有の決定をなし得るものと了承されたい。かかる開発努力は複雑で時間がかかるかもしれないが、それでも本開示を利用できる当業者にとっては、過度の実験を要することなく、設計、製作、及び製造上日常行うことであろう。
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
2014012882000001.pdf