JPH03287716A - 加熱炉における被加熱体の支持部材 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、被加熱体の接触部から基材に向けてセラミッ
クスと金属の成分割合を段階的に少なくとも２段階以上
変化させた熱間圧延用又は鋼材熱処理用加熱炉における
被加熱体の支持部材に関する。

［従来の技術］ 一般に、加熱炉内てスラブなど被加熱体を保持するため
の加熱炉用支持部材は、炉の安定操業を行うため１１０
０℃を越える温度での耐高温圧縮性、耐酸化性、耐高温
スケール反応性、耐機械衝撃性、耐熱衝撃性、耐摩耗性
か要求される。

従来、これら加熱炉用被加熱体支持部材としては、主に
耐熱合金か使用されているか、１１００℃以上の高温雰
囲気に於て耐高温圧縮強度を維持し、かつクリープ変形
を防止するため内部水冷を施していた。しかしなから、
このような冷却は、被加熱体と加熱炉被加熱体支持部材
との接触面の温度を低下させることによりスキッドマー
クと呼ばれる低温スポットを形成し、被加熱体の均一加
熱を困難なものにしていた。

近年、かかる問題を解決するためセラミックス材料ある
いはセラミックス・金属複合材の耐熱性、断熱性等に注
目してこれを加熱炉に於ける被加熱体支持部材として利
用することか提案されている。しかしセラミックスは一
般に機械的或は熱的衝撃特性か悪く割れ易いという問題
を含み、また高温て高強度を有する　ＳｉＣ，Ｓｉ３Ｎ
４等のセラミックスにおいては、高温でスラブのスケー
ルと反応しガラス化し割れを生し損耗していくという問
題を有している。また、セラミックス・金属複合材は、
セラミックス単体に比べ靭性を存し、且つ高温強度も金
属より高く利用価値はあるが、長期に使用するとセラミ
ックスとスケールの反応、摩耗による金属部の損耗にと
もなうセラミ・Ｉクスの脱落等が生じ短寿命となる。

前述の問題を解決するために、第２図に示すようなセラ
ミックス単体またはセラミックスと金属の複合材等の耐
熱材を用い、且つ、耐熱材の表面に金属を被覆し被加熱
体との直接の接触を避けた構造の支持部材の例かみられ
る。（特開昭６２−１７１１８） ［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、この加熱炉用被加熱体支持部材では、セ
ラミックス単体またはセラミックスと金属の複合材など
の耐熱材の表面に金属を被覆した構造のため、セラミッ
クスと金属が熱膨張差により密着性が悪くなり、加えて
加熱冷却および被加熱体からの縁り返し圧縮荷重のため
割れや剥離か生じ、加熱炉被加熱体支持部材か短寿命と
なるという問題点があった。

本発明は、前述した従来の加熱炉用被加熱体支持部材の
有する問題点、すなわち耐熱合金製スキッドボタンの欠
点である低高温圧縮強度及びスキッドマークの発生、セ
ラミックス単体や耐熱合金とセラミックスとの複合材料
からなる加熱炉用被加熱体支持部材で生じる酸化スケー
ルとの反応による損耗被加熱体が与える衝撃荷重に起因
する割れや破損等あるいは表面被覆材の剥離や割れの問
題点を解決しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、被加熱体との接触部は金属単体とし、該金属
と水冷バイブ方向に金属に対してセラミックスの混合割
合を段階的に少なくとも２段階以上増加した金属・セラ
ミックス複合材とすることを特徴とする加熱炉における
被加熱体の支持部材を要旨とするものである。

［作用コ 本発明は、加熱炉用被加熱体支持部材の基材として既発
明の金属・セラミックス複合材（特願昭６３−０８０７
３５　）を使用しているため優れた耐熱性、耐クリープ
特性を有しており、且つ表面層に金属層を設けることて
被加熱材との接触反応をなくし、また金属層と基材との
間は段階状にセラミックスの成分比の差が２５容量％以
上越えない範囲で成分を変えることで熱膨張による割れ
、剥離を防止している。

［実施例］ 以下本発明を添付図面に示す実施例に基づいて説明する
。

第１図は、本発明の加熱炉用被加熱体支持部材の一実施
例を示す正面図の断面てあり、水冷パイプの上に取り付
だ状態を示している。図中金属・セラミックス複合材（
基材）４が耐熱強度を有する金属・セラミックス複合材
てあり、その最上部を金属１１覆っている。金属１と金
属・セラミックス複合材（基材）４との間は金属とセラ
ミックスの成分比を階段状に変化させている。

たたし、金属１の厚さは、高温圧縮強度、クリープ強度
および耐剥離性の観点から５ｍｍとした。

たたし２　、０ｍｍ〜５　、０＋ｎｍの範囲であればよ
い。又成分比を変化させた部分は、２層とし厚さはそれ
そ、ｔ′Ｌ２．５ｍｍとした。たたしそれぞれの厚さは
　１．５＋ｎｍから５ｍｍとし２層以上いくらてもよく
また成分変化郡全体として５　、０＋ｙ＋［Ｉ＋〜２０
　、　Ｏｍｍの範囲内か高温圧縮強度、クリープ強度お
よび耐剥離性の観点から好ましい。しかし各層間のセラ
ミックス体積比は２５容量％以下の差になるように設定
するのか望ましい。それ以上であると熱膨張差で割れる
恐れがある。ここで用いた主要成分は第１表、第２表に
示す通り。

なお本発明の加熱炉用被加熱体支持部材は次の順序て製
造する。

■粒径２５０μｍ以下の金属粉と粒径１００μｍ以下の
セラミックス粉を混合し、金属容器５に入れる。

つきにセラミックスの成分比を少なくした混合物を容器
に充填しさらに成分比を順次変え充填していき最上部は
金属１単体とする。

■容器に蓋をし真空に近く脱気した後密閉する。

■熱間等方圧加圧処理（ＨＩＰ処理）を１１５０℃以上
、８０ＭＰａ以上、保定時間１時間以上で行い成形する
。

■成形したものを所定の寸法に加工する。

前記の形状をした加熱炉用被加熱体支持部材［成分変化
部２層コ　（試料Ａ）について、約６カ月の実装試験を
行った。なお比較として［成分変化部０層つまり表層金
属単体のみコ　（試料Ｂ）、基材まですべて金属にした
もの（試料Ｃ）についてもあわせてその結果を第３表に
示す。なお本実験の操業条件は、炉温１３３０℃、支持
部材にかかる面圧は１５ｋｇ／ｍｍ２であった。

第３表に示すように本発明材Ａは割れ剥離等なく圧縮変
形量も従来相当材Ｂに比べ非常に少なく良好な結果を得
た。

なお、本実施例では基材のセラミックス部分にＴｉＮを
用いたがＡｌ２Ｏ３、ＡＩＮの単体または２種以上でも
よ（ＴｉＮをさらに混ぜてもよい。

［発明の効果］ 以上波明したように加熱炉用被加熱体支持部材は以下に
示した効果を有する。

耐熱性のある金属・セラミックス複合材４である基材の
上部に金属とセラミックスの成分組成を段階的に変化さ
せ接合しているため、基材との接合性に優れ割れや剥離
に強く長寿命である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明加熱炉用被加熱体支持部材の構造及び
取付状況を示す断面図。第２図は従来支持部材の構造を
示す概念図。第３図は本発明材の６力月使用後の損耗状
況図。第４　ＵＡは従来相当材■の６力月使用後の損耗
状況図。 １・・・金属単体、２．３．４・・・金属・セラミック
ス複合材、５・・・金属容器、６・・・スキット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、被加熱体との接触部は金属単体とし、該金属と水冷
   パイプ方向に金属に対してセラミックスの混合割合を段
   階的に少なくとも２段階以上増加した金属・セラミック
   ス複合材とすることを特徴とする加熱炉における被加熱
   体の支持部材。