JP2960263B2 - 熱処理炉用ロール - Google Patents
熱処理炉用ロールInfo
- Publication number
- JP2960263B2 JP2960263B2 JP4221751A JP22175192A JP2960263B2 JP 2960263 B2 JP2960263 B2 JP 2960263B2 JP 4221751 A JP4221751 A JP 4221751A JP 22175192 A JP22175192 A JP 22175192A JP 2960263 B2 JP2960263 B2 JP 2960263B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resistance
- roll
- build
- raw material
- coating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は熱処理炉内に配設され、
鋼板を焼鈍し搬送するためのロールであって、特に高温
耐剥離性、高温耐摩耗性とビルドアップ防止に優れた熱
処理炉用ロール（以下ハースロール）に関するものであ
る。
鋼板を焼鈍し搬送するためのロールであって、特に高温
耐剥離性、高温耐摩耗性とビルドアップ防止に優れた熱
処理炉用ロール（以下ハースロール）に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】例えば、連続焼鈍炉内に配設されるハー
スロールは６００〜１３００℃の酸化性又は還元性雰囲
気で長時間連続して被熱処理材を焼鈍し、搬送させるた
めにその表面は摩耗を受けたり、また被熱処理材の付着
酸化物や鉄粉がロール表面に凝着堆積していわゆるビル
ドアップを形成したりしている。
スロールは６００〜１３００℃の酸化性又は還元性雰囲
気で長時間連続して被熱処理材を焼鈍し、搬送させるた
めにその表面は摩耗を受けたり、また被熱処理材の付着
酸化物や鉄粉がロール表面に凝着堆積していわゆるビル
ドアップを形成したりしている。
【０００３】このような摩耗やビルドアップによる凹凸
がハースロール上に発生すると、被熱処理材である鋼板
が搬送される間に疵付けられて、品質の低下の原因とな
っている。このような鋼板の品質低下を防止する為に、
定期的に操業を中断して熱処理炉内を冷却した後、作業
者が炉内に入ってハースロールの表面を研削手入れした
り、ロールそのものを取り替えたりしている。
がハースロール上に発生すると、被熱処理材である鋼板
が搬送される間に疵付けられて、品質の低下の原因とな
っている。このような鋼板の品質低下を防止する為に、
定期的に操業を中断して熱処理炉内を冷却した後、作業
者が炉内に入ってハースロールの表面を研削手入れした
り、ロールそのものを取り替えたりしている。
【０００４】このため従来でも特公昭５７−２９５４９
号公報等で記載されている様に、ロール表面にアルミ
ナ、ジルコニア等のセラミックスをプラズマ溶射被覆し
たり、また、特開昭６３−２５０４４９号公報で記載さ
ている様に、Ｚｒ系窒化物あるいはＺｒ系炭化物等の非
酸化物系セラミックス原料粉体を溶射被覆する手段が提
案されていた。
号公報等で記載されている様に、ロール表面にアルミ
ナ、ジルコニア等のセラミックスをプラズマ溶射被覆し
たり、また、特開昭６３−２５０４４９号公報で記載さ
ている様に、Ｚｒ系窒化物あるいはＺｒ系炭化物等の非
酸化物系セラミックス原料粉体を溶射被覆する手段が提
案されていた。
【０００５】しかしジルコニアやアルミナの溶射被膜層
は、高温雰囲気中で溶射被膜を形成している粒間の結合
力が劣化して被膜自体の剥離が生成し耐剥離性に劣る。
また、Ｚｒ系窒化物あるいはＺｒ系炭化物原料粉体を溶
射して得られた被膜も、原料粉体が溶射中に酸化しジル
コニアとなり、高温雰囲気中で変態を起こし粒間強度が
劣化して被膜自体の剥離が生成し耐剥離性に劣るという
欠点がある。
は、高温雰囲気中で溶射被膜を形成している粒間の結合
力が劣化して被膜自体の剥離が生成し耐剥離性に劣る。
また、Ｚｒ系窒化物あるいはＺｒ系炭化物原料粉体を溶
射して得られた被膜も、原料粉体が溶射中に酸化しジル
コニアとなり、高温雰囲気中で変態を起こし粒間強度が
劣化して被膜自体の剥離が生成し耐剥離性に劣るという
欠点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明者等はこれら酸
化性又は還元性雰囲気中で使用されるハースロールに適
用すべき高温耐剥離、耐摩耗性に優れ、かつビルドアッ
プ防止効果の大きい被覆材料及び被覆方法を種々研究の
結果、ハースロール基体との密着性に優れ、剥離するこ
となく、かつ高温強度にも優れた被覆ロールを見出し本
発明を完成した。すなわち、本発明は酸化物または還元
性雰囲気中に配設されて使用するに際して、優れた高温
耐剥離性、耐摩耗性及びビルドアップ防止効果の大きい
被覆層をロール表面に形成したハースロールを提供する
ことを目的になされたものである。
化性又は還元性雰囲気中で使用されるハースロールに適
用すべき高温耐剥離、耐摩耗性に優れ、かつビルドアッ
プ防止効果の大きい被覆材料及び被覆方法を種々研究の
結果、ハースロール基体との密着性に優れ、剥離するこ
となく、かつ高温強度にも優れた被覆ロールを見出し本
発明を完成した。すなわち、本発明は酸化物または還元
性雰囲気中に配設されて使用するに際して、優れた高温
耐剥離性、耐摩耗性及びビルドアップ防止効果の大きい
被覆層をロール表面に形成したハースロールを提供する
ことを目的になされたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は表面に耐酸化被
膜を形成したＺｒ系窒化物あるいはＺｒ系炭化物原料粉
の溶射セラミックス被膜を有する耐剥離性、耐摩耗性及
び耐ビルドアップ性に優れた熱処理炉用ロールを要旨と
するものである。
膜を形成したＺｒ系窒化物あるいはＺｒ系炭化物原料粉
の溶射セラミックス被膜を有する耐剥離性、耐摩耗性及
び耐ビルドアップ性に優れた熱処理炉用ロールを要旨と
するものである。
【０００８】上記原料粉体表面に形成する耐酸化被膜と
しては、メッキ、メカニカルコーティング等により形成
する金属被膜、または金属アルコキシド処理、メカニカ
ルコーティング、蒸着、ＣＶＤ、ＰＶＤにより形成する
金属酸化物、金属珪化物、金属窒化物及び金属炭化物被
膜が採用できる。
しては、メッキ、メカニカルコーティング等により形成
する金属被膜、または金属アルコキシド処理、メカニカ
ルコーティング、蒸着、ＣＶＤ、ＰＶＤにより形成する
金属酸化物、金属珪化物、金属窒化物及び金属炭化物被
膜が採用できる。
【０００９】以下、本発明について詳細に述べる。ハー
スロールの基体は、耐熱鋳鋼で作られる。これらの基体
表面には表面に上記耐酸化処理を施したＺｒＮ、もしく
はＺｒＣ原料粉末を溶射し、セラミックス被膜を成膜す
る。
スロールの基体は、耐熱鋳鋼で作られる。これらの基体
表面には表面に上記耐酸化処理を施したＺｒＮ、もしく
はＺｒＣ原料粉末を溶射し、セラミックス被膜を成膜す
る。
【００１０】本発明において溶射原料にＺｒＮ、もしく
はＺｒＣを用いたのは、鉄酸化物との反応性が低いこと
及び、高温雰囲気下で変態を起こさず安定で粒間結合力
の低下がおこらないためである。
はＺｒＣを用いたのは、鉄酸化物との反応性が低いこと
及び、高温雰囲気下で変態を起こさず安定で粒間結合力
の低下がおこらないためである。
【００１１】しかし特開昭６３−２５０４４９号公報に
記載されている様にＺｒＮ、ＺｒＣを原料粉末として溶
射した場合、溶射の際に原料粉が酸化してジルコニアと
なり高温雰囲気下で変態を起こし粒間強度が低下し、耐
剥離性に劣り本来の性能を発揮していなかった。
記載されている様にＺｒＮ、ＺｒＣを原料粉末として溶
射した場合、溶射の際に原料粉が酸化してジルコニアと
なり高温雰囲気下で変態を起こし粒間強度が低下し、耐
剥離性に劣り本来の性能を発揮していなかった。
【００１２】このため本発明では、原料粉表面に耐酸化
被膜を形成し、原料粉の溶射中の酸化を防止することで
鉄酸化物との反応性の低い、高温雰囲気下で粒子間強度
劣化の起こらない耐剥離性、耐摩耗性、耐ビルドアップ
性に優れたハースロール用の被膜を得た。
被膜を形成し、原料粉の溶射中の酸化を防止することで
鉄酸化物との反応性の低い、高温雰囲気下で粒子間強度
劣化の起こらない耐剥離性、耐摩耗性、耐ビルドアップ
性に優れたハースロール用の被膜を得た。
【００１３】ただし耐酸化被膜として金属被膜を原料粉
表面に形成する場合、金属が被膜表面に露出し被膜が鉄
酸化物と反応しやすくなるため金属被膜の厚さは原料粉
粒径の１０％以下とすることが好ましい。また、耐酸化
被膜として金属酸化物、金属珪化物、金属窒化物及び金
属炭化物被膜を原料粉表面に形成する場合には、鉄酸化
物と比較的反応性の低い材料を選ぶことで、耐酸化被膜
の厚さを原料粉粒径の５０％まで厚くすることが可能で
ある。
表面に形成する場合、金属が被膜表面に露出し被膜が鉄
酸化物と反応しやすくなるため金属被膜の厚さは原料粉
粒径の１０％以下とすることが好ましい。また、耐酸化
被膜として金属酸化物、金属珪化物、金属窒化物及び金
属炭化物被膜を原料粉表面に形成する場合には、鉄酸化
物と比較的反応性の低い材料を選ぶことで、耐酸化被膜
の厚さを原料粉粒径の５０％まで厚くすることが可能で
ある。
【００１４】本発明者等は本発明のセラミック被膜の耐
剥離性、耐摩耗性及び耐ビルドアップ性を評価するため
以下の実験を行なった。耐剥離性、耐摩耗性試験には５
０×５０×１０mmのＳＵＳ基材、耐ビルドアップ性試験
には５０×５０×１０mmのＳＵＳ基材上に表１の溶射を
施したサンプルを使用した。尚、溶射被膜作成の際に使
用した原料粉末の物性値を表２に示す。
剥離性、耐摩耗性及び耐ビルドアップ性を評価するため
以下の実験を行なった。耐剥離性、耐摩耗性試験には５
０×５０×１０mmのＳＵＳ基材、耐ビルドアップ性試験
には５０×５０×１０mmのＳＵＳ基材上に表１の溶射を
施したサンプルを使用した。尚、溶射被膜作成の際に使
用した原料粉末の物性値を表２に示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【表２】
【００１７】今回の評価には無電解メッキにより約０．
５μm 厚さのニッケルメッキを施したＺｒＮ、ＺｒＣ粉
末及びメカニカルコーティングにより約１０μm 厚さの
ＺｒＳｉ2 コートを施したＺｒＮ、ＺｒＣ粉末を用い
た。本発明品はまず耐剥離性を調査するため下記の実験
を行なった。耐剥離性試験はサンプルに１０００℃１５
分保持後水中１５分保持の熱衝撃を繰り返した際の剥離
回数を測定することにより行なった。この結果表３に示
すように本発明は耐剥離性に優れる事が分かった。
５μm 厚さのニッケルメッキを施したＺｒＮ、ＺｒＣ粉
末及びメカニカルコーティングにより約１０μm 厚さの
ＺｒＳｉ2 コートを施したＺｒＮ、ＺｒＣ粉末を用い
た。本発明品はまず耐剥離性を調査するため下記の実験
を行なった。耐剥離性試験はサンプルに１０００℃１５
分保持後水中１５分保持の熱衝撃を繰り返した際の剥離
回数を測定することにより行なった。この結果表３に示
すように本発明は耐剥離性に優れる事が分かった。
【００１８】
【表３】
【００１９】本発明品の高温耐摩耗性を調べるために、
下記の実験を行なった。この試験には耐剥離性試験に用
いたのと同様なサンプルを使用した。このサンプルの表
面を雰囲気Ｎ2 −Ｈ2 ５％、温度８５０℃中で、材質Ｓ
ＵＪ２のボールを荷重２Kg、摺動速度０．２m/s で摺動
距離７２０ｍほど摺動させ高温耐摩耗性を調査した。こ
の結果表４に示すように本発明は耐摩耗性に優れること
がわかった。これは本発明の被膜が緻密化されたためと
考えられる。
下記の実験を行なった。この試験には耐剥離性試験に用
いたのと同様なサンプルを使用した。このサンプルの表
面を雰囲気Ｎ2 −Ｈ2 ５％、温度８５０℃中で、材質Ｓ
ＵＪ２のボールを荷重２Kg、摺動速度０．２m/s で摺動
距離７２０ｍほど摺動させ高温耐摩耗性を調査した。こ
の結果表４に示すように本発明は耐摩耗性に優れること
がわかった。これは本発明の被膜が緻密化されたためと
考えられる。
【００２０】
【表４】
【００２１】次に本発明品の耐ビルドアップ性を調査す
るために、下記の実験を行った。実験に用いた試験装置
を図１に示す。ＳＣＨ２２（２５Ｃｒ−２０Ｎｉ−０．
４Ｃ）を素材とした半径３５mmの半月形加圧ロール６を
製作し２枚の各溶射サンプル４、４′上を往復摺動さ
せ、ビルドアップの発生を再現できるような評価装置を
用いた。２枚の溶射サンプル４、４′は両面溶射したも
の４と、片面溶射したもの４′を用い、半月形加圧ロー
ル６と２枚のサンプル４、４′の間にはビルドアップ原
料５（酸化鉄粉Ｆｅ3 Ｏ4 ：真比重５．１８：粒度分布
１０um以下）を散布し、トレイ３中に収容する。これら
の装置は、つぼ型電気炉２の中に配置され、Ｎ2 −Ｈ2
５％の還元雰囲気中で８５０℃の一定温度で４時間加圧
ロール６を往復運動させ、ビルドアップの発生を起こさ
せる。尚、図中１は雰囲気ガス導入管、７は加圧ロッ
ド、８は荷重材料、９はカウンターバランス、１０はシ
ール板、１１は減速機である。
るために、下記の実験を行った。実験に用いた試験装置
を図１に示す。ＳＣＨ２２（２５Ｃｒ−２０Ｎｉ−０．
４Ｃ）を素材とした半径３５mmの半月形加圧ロール６を
製作し２枚の各溶射サンプル４、４′上を往復摺動さ
せ、ビルドアップの発生を再現できるような評価装置を
用いた。２枚の溶射サンプル４、４′は両面溶射したも
の４と、片面溶射したもの４′を用い、半月形加圧ロー
ル６と２枚のサンプル４、４′の間にはビルドアップ原
料５（酸化鉄粉Ｆｅ3 Ｏ4 ：真比重５．１８：粒度分布
１０um以下）を散布し、トレイ３中に収容する。これら
の装置は、つぼ型電気炉２の中に配置され、Ｎ2 −Ｈ2
５％の還元雰囲気中で８５０℃の一定温度で４時間加圧
ロール６を往復運動させ、ビルドアップの発生を起こさ
せる。尚、図中１は雰囲気ガス導入管、７は加圧ロッ
ド、８は荷重材料、９はカウンターバランス、１０はシ
ール板、１１は減速機である。
【００２２】以上の再現実験において、図２のごとく、
半月形ロール６と直接接触する面をＡ面、その裏の面を
Ｂ面と向かい合う面をＣ面とし、試験後のビルドアップ
発生状況を表５に示すような耐ビルドアップ性指数を用
いて、それぞれの評価点を合計した値で比較した。ま
た、ビルドアップ源であるＦｅ3 Ｏ4 の付着面積率の平
均値をもって溶射サンプルの耐ビルドアップ性を評価し
た。
半月形ロール６と直接接触する面をＡ面、その裏の面を
Ｂ面と向かい合う面をＣ面とし、試験後のビルドアップ
発生状況を表５に示すような耐ビルドアップ性指数を用
いて、それぞれの評価点を合計した値で比較した。ま
た、ビルドアップ源であるＦｅ3 Ｏ4 の付着面積率の平
均値をもって溶射サンプルの耐ビルドアップ性を評価し
た。
【００２３】
【表５】
【００２４】耐ビルドアップ性試験結果を表６に示す。
本発明品はいずれの比較材よりも耐ビルドアップ性指数
が高く、かつＦｅ3 Ｏ4 粉の付着面積率が小さく、耐ビ
ルドアップ性に優れる事がわかった。これは原料粉の酸
化を防止することで、被膜内の粒間の結合力が増し粒の
脱落がおこらないため被膜にＦｅ3 Ｏ4 粉が噛み込み難
いためと考えられる。
本発明品はいずれの比較材よりも耐ビルドアップ性指数
が高く、かつＦｅ3 Ｏ4 粉の付着面積率が小さく、耐ビ
ルドアップ性に優れる事がわかった。これは原料粉の酸
化を防止することで、被膜内の粒間の結合力が増し粒の
脱落がおこらないため被膜にＦｅ3 Ｏ4 粉が噛み込み難
いためと考えられる。
【００２５】
【表６】
【００２６】今回の試験では、メタル成分にはＣｏＣｒ
ＡｌＹを使用したが、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ、ＮｉＣｒＡ
ｌＹ系でも同等の結果を得た。更に耐剥離性を向上させ
るには、メタルをトップ層に添加した、いわゆるサーメ
ット層にすればよい。
ＡｌＹを使用したが、ＣｏＮｉＣｒＡｌＹ、ＮｉＣｒＡ
ｌＹ系でも同等の結果を得た。更に耐剥離性を向上させ
るには、メタルをトップ層に添加した、いわゆるサーメ
ット層にすればよい。
【００２７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のハースロー
ルは高温耐剥離性、耐摩耗性、耐ビルドアップ性に著し
く優れており、ロール寿命延長に大きく貢献するもので
ある。
ルは高温耐剥離性、耐摩耗性、耐ビルドアップ性に著し
く優れており、ロール寿命延長に大きく貢献するもので
ある。
【図１】ビルドアップ試験評価装置及び方法の説明図で
ある。
ある。
【図２】図１の部分拡大図である。
４，４′ 溶射サンプル ５ ビルドアップ原料 ６ 加圧ロール
Claims (1)
- 【請求項１】 表面に耐酸化被膜を形成したＺｒ系窒化
物あるいはＺｒ系炭化物原料粉の溶射セラミックス被膜
を有する熱処理炉用ロール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4221751A JP2960263B2 (ja) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | 熱処理炉用ロール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4221751A JP2960263B2 (ja) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | 熱処理炉用ロール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0665709A JPH0665709A (ja) | 1994-03-08 |
| JP2960263B2 true JP2960263B2 (ja) | 1999-10-06 |
Family
ID=16771647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4221751A Expired - Lifetime JP2960263B2 (ja) | 1992-08-20 | 1992-08-20 | 熱処理炉用ロール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2960263B2 (ja) |
-
1992
- 1992-08-20 JP JP4221751A patent/JP2960263B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0665709A (ja) | 1994-03-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990629 |