JPS59107970A - 耐熱用セラミツク材料 - Google Patents
耐熱用セラミツク材料Info
- Publication number
- JPS59107970A JPS59107970A JP57215939A JP21593982A JPS59107970A JP S59107970 A JPS59107970 A JP S59107970A JP 57215939 A JP57215939 A JP 57215939A JP 21593982 A JP21593982 A JP 21593982A JP S59107970 A JPS59107970 A JP S59107970A
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- carbide
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は加熱炉、均熱炉、焼鈍炉などの高温雰囲気で使
用される耐熱用セラミック材料に関する。
用される耐熱用セラミック材料に関する。
例えば加熱炉に於けるスキッドレール用材料としては従
来から各種耐熱合金が用いられていたが、炉内雰囲気温
度が１３００〜１３５０℃に設定され、スラブ等の金属
片が１２５０〜１３００℃に加熱されるというｍ＜高温
域にさらされるのでスキッドレールに用いられている耐
熱合金にとっても極めて苛酷な使用条件である。従って
一般には第１図に示すように、炉（Ｆ）内の下部の架台
＋１３に水冷スキッドパイプ（２）を複数本配設すると
ともに、各スキッドパイプの上面にスキッドレール（３
）を敷設して炉床（スキッド）を構成し、パイプ（２）
内を流通する冷却水にてスキレッドレールの昇温を防止
するようにした水冷方式が採られている。しかし、この
場合、スキレフトレール上に載置された金属片（Ｓ）は
、レールとの接触面から熱を奪われ、局部的に冷却され
るため、温度むらが生じる。
来から各種耐熱合金が用いられていたが、炉内雰囲気温
度が１３００〜１３５０℃に設定され、スラブ等の金属
片が１２５０〜１３００℃に加熱されるというｍ＜高温
域にさらされるのでスキッドレールに用いられている耐
熱合金にとっても極めて苛酷な使用条件である。従って
一般には第１図に示すように、炉（Ｆ）内の下部の架台
＋１３に水冷スキッドパイプ（２）を複数本配設すると
ともに、各スキッドパイプの上面にスキッドレール（３
）を敷設して炉床（スキッド）を構成し、パイプ（２）
内を流通する冷却水にてスキレッドレールの昇温を防止
するようにした水冷方式が採られている。しかし、この
場合、スキレフトレール上に載置された金属片（Ｓ）は
、レールとの接触面から熱を奪われ、局部的に冷却され
るため、温度むらが生じる。
この温度むらは金属片（Ｓ）の在炉時間を長時間に設定
することにより緩和することはできるが、その効果は十
分でなく、また加熱炉の効率が著しく悪くなる。
することにより緩和することはできるが、その効果は十
分でなく、また加熱炉の効率が著しく悪くなる。
この対策として、スキッドレール（３）にセラ廼ツク材
料からなる耐熱台を設け、金属片（Ｓ）とレール（３）
との直接々触を防止することが提案され、ソノセラミ
ック材料として、酸化ジルコニウム、（ＺｒＯｚ＞系、
アルミナ （＾１２．０３）系、窒化ケイ素 （Ｓｌ）
％）系などが試験的に使用されている。ところが、こ
れらセラミ−７り材料は、急速加熱材たる金属片のスケ
ールとの反応が生じ易いため、長時間の安定した操業を
維持することは不可能である。
料からなる耐熱台を設け、金属片（Ｓ）とレール（３）
との直接々触を防止することが提案され、ソノセラミ
ック材料として、酸化ジルコニウム、（ＺｒＯｚ＞系、
アルミナ （＾１２．０３）系、窒化ケイ素 （Ｓｌ）
％）系などが試験的に使用されている。ところが、こ
れらセラミ−７り材料は、急速加熱材たる金属片のスケ
ールとの反応が生じ易いため、長時間の安定した操業を
維持することは不可能である。
ところでセラミック材料の中で他の材料と比較した場合
に特異な性質を示し、とりわけ溶融金属に対して極めて
優れた耐食性を示すものとして炭化クロム系セラミック
材料がある。この炭化クロム系セラミック材料として、
従来、炭化クロムを金属コバルトや二、ソケルで結合焼
結したものが、耐熱材料や耐食材料としては知られてい
るが、これらは加熱炉内での高温雰囲気では、強度の劣
化と、スケールとの反応が著しく、例えば、１２００℃
では室温時の１／３以下の強度に激減するので、加熱炉
の炉床のように高温下で動的応力が作用する苛酷な使用
環境にはとうてい耐え得ず、結局スキッドレール耐熱台
用材料としては適用することができない。
に特異な性質を示し、とりわけ溶融金属に対して極めて
優れた耐食性を示すものとして炭化クロム系セラミック
材料がある。この炭化クロム系セラミック材料として、
従来、炭化クロムを金属コバルトや二、ソケルで結合焼
結したものが、耐熱材料や耐食材料としては知られてい
るが、これらは加熱炉内での高温雰囲気では、強度の劣
化と、スケールとの反応が著しく、例えば、１２００℃
では室温時の１／３以下の強度に激減するので、加熱炉
の炉床のように高温下で動的応力が作用する苛酷な使用
環境にはとうてい耐え得ず、結局スキッドレール耐熱台
用材料としては適用することができない。
本発明は上述の諸問題を解決する為に炭化クロム主成分
とし特にその耐熱衝撃性を高めた材料を提供せんとする
ものであり、その要旨は炭化タンタル、炭化ニオブ、炭
化タングステン、炭化バナジウム、炭化ジルコニウム、
炭化ホウ素、炭化ケイ素から選ばれる１種以上が０，２
〜１０重量％、残部が炭化クロムなる組成の耐熱用セラ
ミック材料であり、この場合に炭化ホウ素と炭化ケイ素
についてはそれらのいずれか又は双方ともを繊維状形態
で用いると後で詳記する如く材料の機械的強度を大きく
向上せしめるのでより好ましいものである。 なお本発
明材料は上述の如き組成範囲に各種材料粉末を配合しそ
の後公知の焼結方法、即ちコールドプレス法、ホットプ
レス法あるいは熱間等方圧加圧焼結法等による方法によ
り焼結して得られるが、この焼結条件としてはコールド
プレス法の場合真空度１０” 〜１０−’ ｔｏｒｒ、
温度１３００〜１５００℃、ホットプレス法の場合加圧
力５０〜３５０ｋｇ／ｃａｒ１温度１３５０〜１５５０
℃、又熱間等方圧加圧焼結法の場合には圧力５００ｋｇ
／ ｃａ１以上、温度１５００℃以下に設定するのが
それぞれ好ましい。そして用いる各種原料粉末は出来る
限り高純度のもの、好ましくは９９％以上の純度を有す
るものを使用する様にする、これは不純物があると高温
焼成時にそれが蒸発して気孔の原因となったり低融点相
を形成するなどして得られる製品の高温特性の低下を招
くからである。またこの原料粉末は焼結性を向上せしめ
得られる製品が高密度となる為に粒度１０μｍ以下の微
細粉末を使用するのが望ましい。
とし特にその耐熱衝撃性を高めた材料を提供せんとする
ものであり、その要旨は炭化タンタル、炭化ニオブ、炭
化タングステン、炭化バナジウム、炭化ジルコニウム、
炭化ホウ素、炭化ケイ素から選ばれる１種以上が０，２
〜１０重量％、残部が炭化クロムなる組成の耐熱用セラ
ミック材料であり、この場合に炭化ホウ素と炭化ケイ素
についてはそれらのいずれか又は双方ともを繊維状形態
で用いると後で詳記する如く材料の機械的強度を大きく
向上せしめるのでより好ましいものである。 なお本発
明材料は上述の如き組成範囲に各種材料粉末を配合しそ
の後公知の焼結方法、即ちコールドプレス法、ホットプ
レス法あるいは熱間等方圧加圧焼結法等による方法によ
り焼結して得られるが、この焼結条件としてはコールド
プレス法の場合真空度１０” 〜１０−’ ｔｏｒｒ、
温度１３００〜１５００℃、ホットプレス法の場合加圧
力５０〜３５０ｋｇ／ｃａｒ１温度１３５０〜１５５０
℃、又熱間等方圧加圧焼結法の場合には圧力５００ｋｇ
／ ｃａ１以上、温度１５００℃以下に設定するのが
それぞれ好ましい。そして用いる各種原料粉末は出来る
限り高純度のもの、好ましくは９９％以上の純度を有す
るものを使用する様にする、これは不純物があると高温
焼成時にそれが蒸発して気孔の原因となったり低融点相
を形成するなどして得られる製品の高温特性の低下を招
くからである。またこの原料粉末は焼結性を向上せしめ
得られる製品が高密度となる為に粒度１０μｍ以下の微
細粉末を使用するのが望ましい。
次に本発明材料を開発するに至った試験並びにその結果
を示す。即ち、 純度９９．９％で粒度が５μｍの炭化クロム粉末と他の
各種添加物をそれぞれ下記第１表に示す割合に混合した
もの１００重量部に対しパラフィンを３重量部添加混合
したものを原料粉末とした。なお下記第１表中でＮｏ、
３２．３ｇ、 ３４．４０．４Ｌ ４２．４Ｌ５１、５
４．５７．５９の場合にはそこで用いた炭化ホウ素は７
０μｍ径の繊維状、又炭化ケイ素は１０μｍ径の繊維状
物を原料として用い（これら繊維状物を用いたものにつ
いては該当Ｎｏ、の下にアンダーライン「−」を付して
いる）、その他のものについてはすべて粉末状物を用い
た。
を示す。即ち、 純度９９．９％で粒度が５μｍの炭化クロム粉末と他の
各種添加物をそれぞれ下記第１表に示す割合に混合した
もの１００重量部に対しパラフィンを３重量部添加混合
したものを原料粉末とした。なお下記第１表中でＮｏ、
３２．３ｇ、 ３４．４０．４Ｌ ４２．４Ｌ５１、５
４．５７．５９の場合にはそこで用いた炭化ホウ素は７
０μｍ径の繊維状、又炭化ケイ素は１０μｍ径の繊維状
物を原料として用い（これら繊維状物を用いたものにつ
いては該当Ｎｏ、の下にアンダーライン「−」を付して
いる）、その他のものについてはすべて粉末状物を用い
た。
乙の様にして得た原料を成形圧力１．５トン／ｄで１０
Ｉｌｌｆｆｌ×３０１ｎｌ！×６１１１１１に成形し、
７８０℃、１０分間真空中にて予備焼結をし、次いで真
空中１４５０℃、６０分間本焼結を行って得た焼結体か
ら各種試験用供試体を得た。
Ｉｌｌｆｆｌ×３０１ｎｌ！×６１１１１１に成形し、
７８０℃、１０分間真空中にて予備焼結をし、次いで真
空中１４５０℃、６０分間本焼結を行って得た焼結体か
ら各種試験用供試体を得た。
これらの各種焼結体についての相対理論密度、抗折力、
密度、耐熱衝撃性についての各値をそれぞれ下記第２表
に示す。この中で耐熱衝撃性は大気中５００℃に加熱保
持した供試体を水中に落下投入しその前後の抗折力の比
、即ち投入後抗折力十投入前抗折力Ｘ１００（％）の値
で示す。
密度、耐熱衝撃性についての各値をそれぞれ下記第２表
に示す。この中で耐熱衝撃性は大気中５００℃に加熱保
持した供試体を水中に落下投入しその前後の抗折力の比
、即ち投入後抗折力十投入前抗折力Ｘ１００（％）の値
で示す。
第１表
加炭化物の添加量をある範囲に分けてまとめると下記第
３表の如くなる。
３表の如くなる。
第３表
以上の試験結果から判る如く、炭化クロムに対し添加す
る各種炭化物の添加量については、それらを少なくとも
０．２重量％用いなければ効果が不足し相対理論密度
、抗折力が小さく特に５００℃に加熱後水中へ投入した
後の投入後抗折力が著しく小であるし、一方これら炭化
物をあまり多く加えその量が１０重量％を越える如くに
なると再び相対理論密度、抗折力が低下するのでこれら
の添加炭化物量は０．２〜１０重景％とする。
る各種炭化物の添加量については、それらを少なくとも
０．２重量％用いなければ効果が不足し相対理論密度
、抗折力が小さく特に５００℃に加熱後水中へ投入した
後の投入後抗折力が著しく小であるし、一方これら炭化
物をあまり多く加えその量が１０重量％を越える如くに
なると再び相対理論密度、抗折力が低下するのでこれら
の添加炭化物量は０．２〜１０重景％とする。
上記した如く本発明のセラＥ−７り材料は相対理論密度
が９８，０％以上で抗折力が５０ｋｇ ／ ａｍ” と
大であり、特に高温にさらされ急冷されてもあまりその
強度が低下しないという優れた性質を有し、しかも被加
熱材たる金属片やそのスケールとの反応性も小なので従
来用いられていた様な特別な冷却設備の必要もなくスキ
ッドレールをはじめとする急熱、急冷を受ける様な高温
用部材として最適である。そして特にｍ雄状炭化物を用
いた試料にあってはその抗折力、耐熱衝撃性の点で著し
く大きな値を示し一層効果的である。
が９８，０％以上で抗折力が５０ｋｇ ／ ａｍ” と
大であり、特に高温にさらされ急冷されてもあまりその
強度が低下しないという優れた性質を有し、しかも被加
熱材たる金属片やそのスケールとの反応性も小なので従
来用いられていた様な特別な冷却設備の必要もなくスキ
ッドレールをはじめとする急熱、急冷を受ける様な高温
用部材として最適である。そして特にｍ雄状炭化物を用
いた試料にあってはその抗折力、耐熱衝撃性の点で著し
く大きな値を示し一層効果的である。
第２図〜第４図は、それぞれ本発明のセラミック材料に
てスキッドレール耐熱台を製し、スキッドを構成した例
を示す。第２図は、水冷スキッドパイプ（２）に敷設さ
れた耐熱合金製スキッドレール（３）の上面に本発明の
セラミック材料からなる板状の耐熱台（４−１１を設け
てスキッドを構成し、これに金属片＋Ｓ）を載置するよ
うにしたものである。スキッドレール（３）に対する耐
熱台＋４−１）の固定は、図示のように適当な係止具（
５）を介添さればよい。第３図は、本発明のセラミック
材料にてレール状の耐熱台（４−２１を形成し、これを
直接スキッドパイプ（２）の上面に敷設し係止具（６）
で支持してスキッドを構成した例である。この場合、耐
熱台（４−２１とスキッドパイプ（２）との直接々触を
さけるために、第４図に示すように、例えばセラミック
ファイバーなどからなる断熱材層（７）を介在させ、そ
の上に耐熱台（４−２）を敷設することも好ましいこと
である。
てスキッドレール耐熱台を製し、スキッドを構成した例
を示す。第２図は、水冷スキッドパイプ（２）に敷設さ
れた耐熱合金製スキッドレール（３）の上面に本発明の
セラミック材料からなる板状の耐熱台（４−１１を設け
てスキッドを構成し、これに金属片＋Ｓ）を載置するよ
うにしたものである。スキッドレール（３）に対する耐
熱台＋４−１）の固定は、図示のように適当な係止具（
５）を介添さればよい。第３図は、本発明のセラミック
材料にてレール状の耐熱台（４−２１を形成し、これを
直接スキッドパイプ（２）の上面に敷設し係止具（６）
で支持してスキッドを構成した例である。この場合、耐
熱台（４−２１とスキッドパイプ（２）との直接々触を
さけるために、第４図に示すように、例えばセラミック
ファイバーなどからなる断熱材層（７）を介在させ、そ
の上に耐熱台（４−２）を敷設することも好ましいこと
である。
以上述べて来た如く、本発明の耐熱セラミック材料は、
抗折力が大で、しかも耐熱衝撃性に優れており、かつ断
熱性に富む為にそれを例えばスキッドレールそのもの、
あるいはスキッドレール用耐熱台の如き用途に使用した
場合に十分に耐え得、しかも被加熱材と当接しても該当
接部から熱を奪うという事が無い為に、該被加熱材の局
部的な冷却に伴う温度むらを生ぜしめる事なく均一加熱
を達成する事が出来る。従って温度むらを緩和する為に
従来行っていた様に在炉時間を長くする必要がなく、か
つスキッドレールを介して冷却水系が外部へ運び去る熱
量も減少するので作業能率の向上及び熱使用量の減少が
図れるものである。
抗折力が大で、しかも耐熱衝撃性に優れており、かつ断
熱性に富む為にそれを例えばスキッドレールそのもの、
あるいはスキッドレール用耐熱台の如き用途に使用した
場合に十分に耐え得、しかも被加熱材と当接しても該当
接部から熱を奪うという事が無い為に、該被加熱材の局
部的な冷却に伴う温度むらを生ぜしめる事なく均一加熱
を達成する事が出来る。従って温度むらを緩和する為に
従来行っていた様に在炉時間を長くする必要がなく、か
つスキッドレールを介して冷却水系が外部へ運び去る熱
量も減少するので作業能率の向上及び熱使用量の減少が
図れるものである。
第１図は従来の加熱炉炉床の断面図、第２図〜第４図は
それぞれ本発明の耐熱セラミック材料による耐熱台の使
用形態を示す要部の断面図。 図中、 （１）；被加熱材たる金属片（２）ニスキッ
ドパイプ （３）： スキッドレール （４−１１、＋４−２＋ 。 （４−３） ：耐熱台 特許出願人 久保田鉄工株式会社 （他１名） 代理人有吉教晴 第１頁の続き ■出 願 人 日本タングステン株式会社・福岡市南区
清水２丁目２０番３１号 昭和５８年４月２７日 特許庁長官若 杉和 夫 殿 １、事件の表示 昭和５７年 特 許 願 第２１５９３９号２、発
明 の名称 耐熱用セラミック材料３補正をする者 事件との関係 特 許 出願人住所 （２）委任状を別紙の通り荷追する。 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 １、事件の表示 昭和５７年 特許願 第２１５９３９号２、発明の名称 耐熱用セラミック材料 ４、補正をする者 事件との関係 特 許 出願人 住所 氏名 久保田鉄工株式会社 （他１名）４、代理人 住所 福岡市博多区博多駅東１丁目１０−２７氏名 （
８４２９） 弁理士 有 吉 教 晴５、補正命令
の日付 昭和 年 月 日６、補正の対象 明細書 （１）、第２頁第６行目及び第８行目の「スキレッドレ
ール」を、「スキッドレール」に補正する。 （２）、第１４頁第１７行目の「介添さ」を、「介添ｔ
させ」に補正する。 （３）、第１６頁第４行目のｒ（１）Ｊを、ｒ（Ｓ）ｊ
に補正する。
それぞれ本発明の耐熱セラミック材料による耐熱台の使
用形態を示す要部の断面図。 図中、 （１）；被加熱材たる金属片（２）ニスキッ
ドパイプ （３）： スキッドレール （４−１１、＋４−２＋ 。 （４−３） ：耐熱台 特許出願人 久保田鉄工株式会社 （他１名） 代理人有吉教晴 第１頁の続き ■出 願 人 日本タングステン株式会社・福岡市南区
清水２丁目２０番３１号 昭和５８年４月２７日 特許庁長官若 杉和 夫 殿 １、事件の表示 昭和５７年 特 許 願 第２１５９３９号２、発
明 の名称 耐熱用セラミック材料３補正をする者 事件との関係 特 許 出願人住所 （２）委任状を別紙の通り荷追する。 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 １、事件の表示 昭和５７年 特許願 第２１５９３９号２、発明の名称 耐熱用セラミック材料 ４、補正をする者 事件との関係 特 許 出願人 住所 氏名 久保田鉄工株式会社 （他１名）４、代理人 住所 福岡市博多区博多駅東１丁目１０−２７氏名 （
８４２９） 弁理士 有 吉 教 晴５、補正命令
の日付 昭和 年 月 日６、補正の対象 明細書 （１）、第２頁第６行目及び第８行目の「スキレッドレ
ール」を、「スキッドレール」に補正する。 （２）、第１４頁第１７行目の「介添さ」を、「介添ｔ
させ」に補正する。 （３）、第１６頁第４行目のｒ（１）Ｊを、ｒ（Ｓ）ｊ
に補正する。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、炭化タンタル、炭化ニオブ、炭化タングステン、炭
化バナジウム、炭化ジルコニウム、炭化ホウ素、炭化ケ
イ素から選ばれる１種以上が０．２〜１０重景％、残部
が炭化クロムなる組成の耐熱用セラミック材料。 ２、炭化ホウ素、炭化ケイ素の少なくとも１種が繊維状
である特許請求の範囲第１項記載の耐熱用セラミック材
料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57215939A JPS59107970A (ja) | 1982-12-09 | 1982-12-09 | 耐熱用セラミツク材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57215939A JPS59107970A (ja) | 1982-12-09 | 1982-12-09 | 耐熱用セラミツク材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59107970A true JPS59107970A (ja) | 1984-06-22 |
| JPS63388B2 JPS63388B2 (ja) | 1988-01-06 |
Family
ID=16680758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57215939A Granted JPS59107970A (ja) | 1982-12-09 | 1982-12-09 | 耐熱用セラミツク材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59107970A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6136173A (ja) * | 1984-07-27 | 1986-02-20 | 工業技術院長 | 高温固体潤滑性セラミツクス |
| JPH01108166A (ja) * | 1987-10-20 | 1989-04-25 | Kurasawa Opt Ind Co Ltd | 炭化クロムセラミックス |
| JPH02164770A (ja) * | 1988-12-19 | 1990-06-25 | Agency Of Ind Science & Technol | セラミックス複合材の製造方法 |
| JP6049978B1 (ja) * | 2016-05-17 | 2016-12-21 | 冨士ダイス株式会社 | 熱膨張係数の大きい耐酸化性低バインダー硬質合金またはこの素材で構成されるレンズ成形用金型 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5020910A (ja) * | 1973-06-27 | 1975-03-05 | ||
| JPS5162105A (ja) * | 1974-11-18 | 1976-05-29 | Suwa Seikosha Kk | Tainetsutaisankaseichokogokin |
| JPS5278908A (en) * | 1975-12-26 | 1977-07-02 | Tokyo Shibaura Electric Co | Antiicorrosive materials against uranium fluoride gas |
-
1982
- 1982-12-09 JP JP57215939A patent/JPS59107970A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS5020910A (ja) * | 1973-06-27 | 1975-03-05 | ||
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| JPS6136173A (ja) * | 1984-07-27 | 1986-02-20 | 工業技術院長 | 高温固体潤滑性セラミツクス |
| JPH01108166A (ja) * | 1987-10-20 | 1989-04-25 | Kurasawa Opt Ind Co Ltd | 炭化クロムセラミックス |
| JPH02164770A (ja) * | 1988-12-19 | 1990-06-25 | Agency Of Ind Science & Technol | セラミックス複合材の製造方法 |
| JP6049978B1 (ja) * | 2016-05-17 | 2016-12-21 | 冨士ダイス株式会社 | 熱膨張係数の大きい耐酸化性低バインダー硬質合金またはこの素材で構成されるレンズ成形用金型 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63388B2 (ja) | 1988-01-06 |
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