JPS589916A - 熱処理炉ハ−スロ−ル用の炭素材料の改質法 - 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】 この発ｗＡは、熱処理炉ハースロール用の炭素材料の改
質法に関し、銅版と＜Ｋｆｆい素鋼ストＩＪツブの連続
熱地層なかてもＨ２−１２−Ｈ２Ｏ系などの高温、酸化
性雰囲気中における焼鈍条件下に好適に使用てきるよう
に、ハースロール用の炭素質または黒鉛質の炭素材料に
すぐれた耐酸化性ならびに酸化消耗抵抗性を付与しよう
とするものである。

従来からこの程熱処理炉のハースロールとして仲、耐熱
合金、またはアルンナや炭化けい素などのセラミックス
、ないし紘炭素質もしくは黒鉛質の炭素材料が使用され
てきた。

しかるに耐熱合金製のＩ・−スロールは、通常１００℃
以上の高温焼鈍に用いると、ロール表面に鋼板からの付
着物が堆積して鋼板にピックアップと呼ばれる押きず會
発生させ易く、またセラミックス製のハースロールも同
様に付着−の堆積によるピックアップを鋼１［に発生さ
せ易い上に、材質が硬すぎる九めすりきずやかききず會
つけるような不利もあシ、いずれも鋼板の商品価値を低
下させる結果になっていた。　　　・　、　　　　　　
−一方炭素材料ヰ、すぐれた耐熱性と自己潤滑性に加え
て、セラミックスの場合につき上記したようなすりきす
やかききずの幹それがない適度な硬さをもち鋼板を傷つ
けないなど高温熱処理炉のＩ・−スロールとして好適ｆ
ｋ特性をそなえている。しかしながら一方で次に述べる
ような欠点力ｉあった。

すなわち炭素材料は、炭素質に比べてより耐酸化性にす
ぐれる黒鉛質においても、ａ２ｏ２含む１００℃以上の
高温、酸化性雰囲気下では容易に酸化して微細々孔隙が
急速に拡大するためロール表向が凹凸になることがその
ｍｌである。またハースロールとして使用した場合に、
高温になると鉄の凝集粒子塊がロール面に植込まれて局
部的な凸部管生じることが第コである。

このようなハースロール面の凹凸および局部的な凸部は
いずれも、このロール面に沿って通板する銅板面に転写
されてピックアップＹ発生させる原因となり、鋼板の商
品価１１ｔｌ−着しく損う。そしてかようなロール表面
性状か不良となったものは、もはやハースロールとして
の使用に耐え得ず、従ってその耐用寿命も短かった。

このため炭素材料の耐酸化性の向上を図るべ〈従来から
種々の改善手段が講じられていて、原料および成形法を
工夫して炭素材料そのもの會ち密なものとする方法や、
コロイドシリカ、酸化クロム；りん酸アルミニウムなど
のりん酸塩または、ｔｌう素化合物などの溶液あるいは
懸濁液を炭素材料の細孔部に含浸、充てんさせ、ついで
乾燥させる方法などが知られている。

しかしながらこれらの方法により改質した炭素材料であ
っても、とくにＰｏｏ℃以上の高温でしかもＨ２−１２
−１１１２０系のとと１１酸化性雰囲気下でハースロー
ルとして災際に長時間使用した場合には、十分満足のい
く耐酸化性は示さず、従って歳好な耐ピツクアツプ性を
確保することはできなかつ九のである。

さらにとくにりん酸塩の含浸光てん処理を施した炭素材
料については、熱九層炉ノ・−スロールとしての使用中
に、Ｐ２Ｏ５，ＰＨ５などのＰ化合物およびＰ単体く以
下これら１−１とめて単ｔｃＰ化舎物という）の揮発を
生じ、熱ＩＩ＆履炉円のヒータヤ／１−スロール支持具
などの露出金属に損傷を与えるだけでなく、鋼板製品を
汚染したり、周囲環境に悪影響ｔ１ｊＬはすなどの問題
が６つ九。

この発明は、上述した従来技術における諸間域ｒｓ訣す
ることを目的とするものである。さらにこＯ発Ｗ１４Ｆ
ｉ、上記目的を達成するための開発研究の遥−で見出し
た炭素材料の酸化消耗抵抗性に関すゐ・次の問題をも併
せて有利に解決することにより、とくに高温の酸化性雰
囲気下で鋼板の熱処履炉へ−スロールＫ１１ｌ請され為
性能の悉くを満たす炭素材料の改質法を提案するもので
ある。

上記の派生的表問題というの蝶、元来熱処理炉ハースロ
ールＦｉＩＩ２−１２−　［２０系の酸化性雰囲気Ｋｌ
らされることのほかに通板中の鋼板と断続的ＫＩ！触し
ながら使用され、この接触が炭素材料の酸化挙動に重要
な影ＩＩＰ１４えることであって、すなわち第１Ｈに示
したように、耐酸化性が種々に異なる脚素材料管高−の
酸化性雰囲気中て鉄粉と０＊触を生じる実験を行うと、
その条件下においては何れの炭素材料についても酸化消
耗社著しく増加することか新たに究明された。

従って鋼板の熱処理炉ハースロールとして使用する炭素
材料としては、単に耐酸化性にすぐれているだけでなく
、鋼板と接触させて使用する場合であっても異常な麿化
消耗會受峠ないいわゆる酸化消耗抵抗性に富むものでな
ければならないわ社である。

この発明は上記の要請に有利に応えるものである。

すなわちこの発明は、Ｈ２，Ｍ２および微量のＨ２０ｔ
−含む酸化性雰囲気下で鋼板の送行を案内する熱処理炉
ハースロールとして使用する炭素材料につきその細孔部
に、コロイド状アルミナとりん醸とを重量比で１０θ：
／−１０の割合に配合し良含浸成分【含む含浸液を充て
んし、ついで加熱乾燥することｔ−特徴とする熱処理炉
）・−スロール用の炭素材料の改質法である。

この発明で含浸液の濃度はとくに限定されるものではな
いが、コロイド状アルミナの安定性の面から！−７１重
量％の範Ｓがｉｌましい。

以下この発＃ｉｔ−案験結果に基づき具体的に脱明する
。

高温酸化性雰囲気中で鋼板との接触条件下における炭素
材料の異常酸化−粍は、炭素材料自身の耐酸化性向上策
でるるち密化や黒鉛化度の向上などによっては防止でき
なかつ喪。そこで発明者らは炭素材料に含浸処理を施す
こととし、種々の含浸成分を含む含浸液を充てんした炭
素材料に、鋼板接触のシュンレートとして鉄粉をふりま
き、Ｈ２ガス雰囲気中で１１００℃、３時間の熱処理を
行い、炭素材料の酸化消耗に４える各種含浸液の影響に
ついて詞ぺた。その結果は＃！２図に示したとおシて、
夛ん酸マグネシウム、シん駿およびコロイドアルミナ＋
りん酸の各含浸成分を含浸させたものが上記酸化消耗抵
抗性する上で有効であることがわかった。

ただし前述した如く、りん酸マグネシウムやシん酸の単
独含浸処理ではこの発明で目指丁高温、蒙化性ｆＦＭ気
下における耐酸化性の向上は望み得ないし、−ｔ！７Ｆ
Ｏ，？化合物の揮発に由来する問題も解決できない。

この点、微量のりんＷＲを配合したコロイド状アルミナ
の懸濁液上書浸液として賄い良場合は、以下に示す実験
結果から明らかなように耐酸化性も極めて良好で６シ、
しかもりん酸の含有量もゎずかであるので揮発Ｐ分によ
る害はほとんど無視できることが究明されたのである。

第３図に、含浸成分としてコロイド状シリカ（８産化学
製スノーテックス−０）およびコロイド状アルミナ（８
産化学製アルミナゾル−２００）をそれぞれ単味でまた
種々の割合に配合したもの、さらにはコロイド状アルミ
ナに夛ん酸を少量添加したものを用いた場合の耐酸化性
について調べた結果をまとめて示す。この実験で耐酸化
性は、１ｔｏｏ℃のＨ２雰囲気（露点１０℃）で３時間
の加熱処理１施したときの炭素材料の重量譚少率で評価
した。

図よシ明らかなようにコロイド状シリカよりもコロイド
状アルミナの方が耐酸化性に優れるが、まだ十分とは言
い難い。これに対しコロイド状アルミナにシん酸を少量
添加することによって耐酸化性は著しく向上することが
わかる。

次にコロイド状アルミナとりん酸との配合比が酸化消耗
抵抗性に及ぼす影響について調べた結果を第μ図に示す
。実験はコロイド状アルミナのｉ。

−水溶液にりん酸を種々の割合に配合した含浸液による
含浸光てん、ついで乾燥処理管行ったのち、鉄粉接触下
に１１００℃の１２雰囲気（露点１０℃）で３時間の加
熱処理を施したときの重量減少率の増加について調べた
。

図より明らかなようにコロイド状アルミナへのりん酸配
合によって酸化消耗抵抗性は向上する。

しかしながら９ん酸の配合量がコロイド状アルミナｉｏ
ｏ重置部に対し１重量部に満是ないとその効果に乏しく
、一方１０重量Ｓｔ−起えるとアルミナのコロイド化が
不安定にな２て沈澱を生じ、含浸液としての使用に耐え
難くなるので、コロイド状アルミナとりん酸の配合割合
は重量比で１００　：　／〜１０の範囲に限定した。

なお炭素材料の酸化消耗度は、この発明に従う含浸処理
を施したものであっても使用雰囲気、温度および露点に
左右されるので、ハースロールの保鰻および寿命延長の
丸めには、冶金学的に許される限りにおいて炉内温度、
雰囲気の一化性幹よび露点を極力低下させることが望ま
しいのは言うまでもない。

以下この発明の実施例について説明する。

後掲表１に示したとおりコロイド状アルミナ１００重量
部に対し、す；ｔ、、ａ＊それぞれグおよび２重量部の
割合に配合した濃度約１０％のコロイド状アルミナ水溶
液それぞれに、かさ比重／、６り、黒鉛化度Ｏ２りの黒
鉛質炭素材料を浸漬し、いずれも最初的１０　ｍｔ＊Ｈ
ｙまで減圧した状態で２時間保持し、引続きＪ　ｋ４／
ｅｓ”に加圧して５時間保つことにより、該炭素材料の
細孔中に含浸液を充てんさせた。その後これらの含浸処
理材ｔ−ｔｏ℃から３００℃まで徐々に加熱して水分を
蒸発させたのち、Ｈ２雰囲気中において２００℃に１０
時間保持して充分乾燥させた。

得られた炭素材料を露点１０℃のＨ２雰囲気中で１１０
０℃、３時間の熱処１ｌｔ−行ったときの重量減少率お
よび酸化減量率すなわち熱処理により減少した重量のう
ち含浸成分の揮発による分を差引いた酸化による減置率
、ならびに上記炭素材料より汝るハースロールを温度：
２００℃、雰囲気組成：Ｈ２：４ｊ％、残部Ｎ２　＆よ
び微量ｏ　１ｉ２ｏ　ｔ−含む条件の下で、けい素鋼板
の焼鈍処理に約ｊ００時間使用したときのハースロール
の外観、性状について調べ、その結果を表１に示した。

なお比較の九め表１に併せ掲げたような含浸を施さない
炭素材料、および含浸液としてりん酸水溶液（濃度７０
’ｌｋ）、第ｉｒ）ん酸アルミニウム水溶液（濃度”　
ｑｂ　）　、ブロイ下状アルミナ懸濁液（濃度約１０チ
）それぞれを用いて含浸処理を施した炭素材料について
も実施例と同様の試験を行って重量減少率、酸化減量率
およびハースロールの外観、性状について調べ、その結
果１１に比較して示した。　　　□ 含浸処理金施さないもの（比較例１）およびりん酸のみ
の含浸処理を施したもの（比較例２）は重置減少率、酸
化減量率とも大きく、またいずれもハースロールとして
使用した場合の外観、性状とも不良であった。これらに
比ベコロイド状アルミナの含浸処理を施したもの（比較
例４）は、耐酸化性および酸化消耗抵抗性とも幾分改善
されるがまだ十分とは言い難い。この点比較例３に示し
たりん酸アルＬニウムの含浸処ａｔ施したものは酸化減
蓋軍および酸化消耗抵抗性は良好でめったが、重量減少
率か高く酸化減ｉｔ率との差か大きいことからもわかる
ように焼鈍の際Ｐ化合物の揮発が激しく、ハースロール
の支持金具および周辺のヒータはひどい損傷をこうむっ
た。

これに対しとρ発明に従って得られた縦素材料（実施例
１．、２　）絋、重輩誠少率および酸化＃量率とも＆め
で小さく、またその華もわずかであるのでＰ化合物の揮
発は無視できる程良であり、嘔らに使用彼９ハースロー
ルの表面は際立って美麗であって鉄粉凝集粒子塊のロー
ル向への植込みｔ全く観察されなかった。

以上述べたようにこの発明によれは、Ｈ２−′Ｎ２−Ｈ
，２０系の如き高温、酸化性雰囲気下で使用さする熱処
理炉ハースロール用の炭素材料に、すぐれた耐酸化性な
らびに酸化消耗抵抗性を付与することができ、従って実
際の使用時において鋼板ｐ面にピックアップなどのきす
を発、生させることもなく、また耐用寿命も延長！きる
。

さらにと−の発明に従い得られる炭素材料は、熱処理炉
ハースロールとして用いた場合に、熱処塩中におけるＰ
化合−の揮発がほとんどなく、従って熱処理炉内のヒー
タやノニースロール支持金具などの保守管理の面でも有
利である。

【図面の簡単な説明】

第７図は炭素材料ｏ、ｒＲ化消耗に及はす鉄１９接触の
影Ｗｔ−示したグラフ、ｍ−図は含浸成分の違いによる
炭素材料の酸化消耗抑制効果を比較して示またグラフ、
纂３図は含浸瞥分のｉ！成比の違いによる炭素材料の重
量減少率の変化を示したグラフ、ｍ≠図は含浸成分とし
てのコロイド状アルミすとりん酸との配合比が酸化消耗
抑制効果に及はす影響を示したグラブである。 特許出願人　川崎製鉄株式会社 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、、　Ｈ２，Ｈｚおよび微量のＨ２Ｏ１含む酸化性雰
   囲気下で鋼板の走行を案内する熱処理炉ノ・−スロール
   として使用する炭素材料につきその細孔部に、コロイド
   状アルミナとりん駿と１重量比で１００’、／−１０の
   割合に配合した含浸成分を含む含浸液全光てんし、つい
   で加熱乾燥するととｔ−特徴とする熱処理炉ハースロー
   ル用の炭素材料の改質法。　。