JPS6031900B2

JPS6031900B2 - 複合型鋳鉄乾燥ロ−ル

Info

Publication number: JPS6031900B2
Application number: JP52116999A
Authority: JP
Inventors: フレデリツク・テイ−・ジエイガ−
Original assignee: Eutectic Corp
Current assignee: Eutectic Corp
Priority date: 1976-09-30
Filing date: 1977-09-30
Publication date: 1985-07-25
Also published as: DE2744188A1; IT1089465B; US4064608A; AU2915177A; FR2366408A1; GB1589393A; JPS5343635A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、円筒状の鉄金属表面を有する複合型乾燥ロ
ールに関し、特に、この鉄金属表面に機械的、治金的に
接着された表面硬化合金を備えることにより最適な熱伝
導性とともに耐熱性、耐腐食性および耐摩耗性等の物理
的、化学的特性の改良された組合せによって特徴付けら
れる乾燥ロールに関するものである。

使用時において通常の摩耗を含む熱、腐食あるいは酸の
侵食にさらされる熱交換要素のような工業設備の構造要
素は、一般に設備の最適動作状態の維持のため、規則的
な保守、点検を要する。

このような要素は一般に鉄金属（例えば中および低合金
鋼、鋳鉄、錬鉄等）により作られ、種々の構造要素を含
んでいる。この発明が関連する特殊な熱交換要素は紙の
製造に用いられるヤンキー乾燥ロールである。従来、摩
耗したあるいは腐食、侵食された乾燥ロールは、新品と
交換するのが慣習であったが、製造元からの入手し易さ
の如何によっては、交換のために法外な時間を要し全体
の維持費を増加させることも珍しいことではなかった。

その上、ロール交換の費用は、経済的インフレーション
による製造費の上昇により確実に増加してきている。従
来のヤンキー乾燥ロールは一般に複数の皿状ヘッドから
なる仲介物を介してジャーナルに設置された好ましくは
鋳鉄殻である円筒状の鉄金属殻により構成され、この殻
および複数のヘッドは単一の円筒状ドラムを形成する。
通常蒸気で加熱される乾燥ロールはティシュペーパーの
ような湿った紙の乾燥において熱交換器として機能する
。湿った紙は、これを加熱された回転乾燥ロールに押し
つける大きなプレスローラの周囲を通過させることによ
り、加熱された乾燥ロールの表面に供給される。ここで
プレスローラは紙から液体および空気を絞り出し、その
後、紙は乾燥ロールの表面を通過するにつれて乾燥され
る。乾燥ロールの例は米国特許第２５７６０３６，第３
２２８４６２および第３７７５２４１に示されている。

乾燥ロールは、その直径において４〜３０フィート（１
２〜９机），長さにおいて１０フィート（３の）又はそ
れ以上の種々のものがある。ロールは、これに供給され
る湿った紙との間の最適な熱的接触を確保するため、正
確に輪郭づけられた表面が要求される。湿った紙が保持
される鉄金属殻の熱伝導率は重要であり、このため鉄金
属表面は最適な熱伝導率を保つことが必要である。鋳鉄
、中合金鋼、錬鉄、炭素鋼、低合金鋼等のような多くの
鉄金属基材な実質的に約０．０＆ａｌ／地／伽／℃／ｓ
ｅｃ以上そして一般的には約０．０８又は０．１以上で
約０．２（錬鉄）迄の範囲の良好な熱伝導率を示す。

これは、多くの場合、金属部分が蒸気加熱ヤンキー乾燥
ロールのような特殊目的の発熱源に接触する場合は、重
要なことである。鋳鉄は、一貫して高い熱伝導率のため
、この種の鉄基金属として好ましい。乾燥すべき湿った
紙が乾燥ロールの表面に供給されるとき、ロールの外表
面は殻すなわちドラムの内面の温度以下に冷却され、温
度勾配が生ずる。

殻の表面の均一性‘こ応じて、温度勾配は、また、殻す
なわちドラムの長さ方向にも生ずる。したがって、均一
かつ実質的に迅速な乾燥を保証するためには、ロールの
動作寿命の間熱の流れができるだけ均一であることが大
切である。動く部分や表面には一般的なことであるが、
ロール表面は通常の摩耗、摩損および腐食にさらされ、
所期の目的のため輪郭をできるだけ正確に維持する必要
上、いまいま研磨することが要求される。

使用による摩耗と維持のための研磨による摩耗とが重な
ると、やがてロールは交換されなければならなくなる。
摩耗したロールを再び使用するため、その表面に耐食性
合金コーティングを施しその後必要な輪郭を得るためほ
ぼ均一な厚さに研磨する試みがなされた。

１つの試みは、表面を合金コーティングを付着するよう
に整え、４１０ステンレスワイヤを用いてコーティング
を火炎溶射することであった。

その後施されたコーティングは所望の形状に研磨される
。上記コーティングの欠点は、摩耗のため十分な寿命を
持たないこと、そしてまた熱伝導率が低いため紙を十分
に乾燥しないことである。

クロムを含む低炭素ステンレス鋼は０．０６又は０．０
＆ａｌ／の／肌／℃／ｓｅｃ以下の低熱伝導率を有する
。さらに上記のようにワイヤ溶射法で得られたコーティ
ングは繊密でなく、気泡がありそして層横造を示すため
、熱伝導率をさらに低下させている。このように、この
コーティングは必要とする保護を提供しない。周知のニ
ッケルをベースとするクロム含有合金についても検討し
たが、この合金も、乾燥ロールに使用する場合、少なく
も約０．０＆ａｌ／仇／抑／℃／ｓｅｃの熱伝導率を達
成できない。例えば“インコネル”（Ｉｎｃｏｎｅｌ）
という商標で知られる合金（１３％〜１５％のＣｒ，６
％〜８％のＦｅ，残部Ｎｉ）は雰囲気温度で約０．０３
５の熱伝導率を示し、これは鋳鉄および低合金鋼の熱伝
導率より実質的に低い。６０％のＮｊ，２４％のＦｅお
よび１６％のＣｒを含むニッケルベースの合金は、また
非常に低い、０．０３２という熱伝導率を示す。

２５％〜３０％Ｃｒ，１．５％〜３．５％のＮｉ，４．
５〜６．５％のＭｏ，最高で２％のＦｅ，０．２％〜０
．３５％のＣ，残部Ｃｏを含むコバルトベースの合金は
、２００ｏ０で約０．０３５の熱伝導率を示す。

２０％〜２２．５％のＣｒ，１９％〜２１％のＮｉ，２
．５％〜３．５％のＭｏ，２％〜３％のＷ，１８．５％
〜２１％のＣｏ，０．７５〜１．２５％のＮｂ十Ｔａ，
０．１％〜０．２％のＮ，最大０．２％のＣ，残部Ｆｅ
の組成からなる合金は、２００００で約０．０３５の熱
伝導率を示す。

これに対して、ほぼ純粋なニッケルは約０．２２の熱伝
導率を示す。しかし例えば１５％又は２０％のクロム溶
質金属として溶媒すなわちマトリックス金属であるニッ
ケルに加えらると、ニッケルの熱伝導率は、急激に、０
．０５以下、例えば０．０３〜０．０４ｃａｌ／の／肌
／００／ｓｅｃ近くになる。例えば８０％のＮｉ，２０
％のＣｒからなる合金は１００００で約０．０３２の熱
伝導率を示す。コバルトそれ自体は雰囲気温度で約０．
１６５の熱伝導率を示す。しかし、溶質金属として１０
％以上の量のクロムを加えると、熱伝導率は急激に減少
する。このように少なくとも約０．０６の熱伝導率を有
する鉄基体に、相当な厚さで、低熱伝導率の耐熱、耐腐
食、耐酸合金コーティングを施すと、コープィングは複
合体の熱伝導率を悪くし、ヤンキー乾操ロールにおいて
は、熱伝導率の低下により、紙の乾燥の場合の乾燥速度
に悪影響を与える。

硬さは、耐摩耗性に関係するため、コーティングの重要
な属性である。それ故、耐腐食性および耐摩耗性を有し
、少なくとも約０．０＆ａｌ／ｃ鰭／抑／℃／ｓｅｃの
熱伝導率を特徴とする硬く密度の高い合金コーティング
を有する複合鉄金属乾燥ドラムを提供することが望まれ
る。この発明の目的は鉄族の金属をベースとする合金か
らなる耐熱、耐腐食、耐摩耗性合金が捨金的に接着され
た、熱伝導率が少なくとも約０．０枕ａｌ／の／肌／℃
／ｓｅｃの鉄金属表面を有する複合型乾燥ロールの提供
にある。

この発明の他の目的は、工業製品として、鋳鉄基体に硬
質で、耐熱、耐腐食、耐摩耗性の鉄族の金属ベースとし
た合金を機械的および捨金的に接着した、熱伝導率が少
なくも約０．０＆ａｌ／の／伽／〇０ノｓｅｃの複合型
ヤンキー乾燥ロールを提供することにある。

これらの目的並びに他の目的は以下の説明および添付図
面により、より明らかになるであろう。

この発明によれば、耐腐食性および耐摩耗性の硬質合金
コーティングが乾燥ロールの鉄金属基体上に施される。
前記合金を構成する合金成分は、例えばＷ，Ｍｏおよび
Ｃｒ等の耐火性溶質金属の部分を含むように、明敏に制
御される。これらの溶質金属は、合金の主成分を構成す
る溶媒金属すなわちベース金属であるＦｅ，Ｎｉおよび
Ｃｏの熱伝導性に対し通常は実質的に悪影響を与える。
多くの硬表面合金がこの発明の実施に適用可能であるこ
とが見出された。

これらの合金は、約０．５％〜５％のボロン、０．５％
〜６％のシリコンおよび約３％以下のカーボンを、上記
した溶質金属すなわち耐火性金属Ｗ，ＮｏあるいはＣｒ
のグループから選択された強固な炭化物およびボロン化
合物形成物質と組みわさって、含む鉄ベース、ニッケル
ベースおよびコバルトベース合金（鉄族金属）として定
義される。

これらの合金の利点は、硬質でよいコーティングと最適
な耐摩耗性を与えることである。合金の残部は本質的に
は鉄族金属である。耐火性溶質金属が存在する場合、こ
れら、特にクロムとコーティング合金中のボロンおよび
カーボンとの関係を明敏に制御するとにより、溶融金属
Ｆｅ，ＮｉあるいはＣｏ溶液を形成する耐火性金属の量
は、例えばニッケルのような溶媒金属の熱伝導率に対し
実質的に逆に作用する量より少ない量に保つことができ
る。

例えば、１５％のＣｒ，７％のＦｅ，残部Ｎｊからなる
合金は、ＣｒおよびＦｅの存在により比較的低い熱伝導
率（約０．０３５）を有する。クロムがニッケルとの固
溶体から除去されるようにクロムの実質的部分を炭化物
又は棚素化合物に変換してニッケル母体に溶解している
Ｃｒの量を減ずることにより、合金の熱伝導率は少なく
とも約０．０５あるいはそれ以上に上昇させることがで
き、しかも耐食性、耐摩耗性および耐酸性においてより
向上した金属コーティングを得ることができる。合金が
重量比でＣｒ２０％，Ｎｉ８０％を含むニツルベース合
金であると仮定すると、約３％のＣおよび２％のＢの添
加はクロムの相当部分を炭化物Ｃｒ３Ｃ２および棚化物
ＣｒＢという形で消費し、質量作用の法則を考慮すると
、化合物中の溶費クロムと溶媒ニッケル中の残留クロム
とは平衡状態となる。

クロムに関して論じたところのものは、耐火性金属であ
るタングステンおよびモリブデンにも同様に適用する。

この発明の一実施例は、雰囲気温度で１である銀に対す
る熱伝導率が少なくとも約０．０＆ａｌ／ｃだ／ｃｍ／
℃／ｓｅｃの鉄金属基体表面に、機械的および治金的に
、耐熱、耐食性鉄属金属ベース合金コーティングを厚さ
約０．０１〜０．１５インチ（ｏ．０２５〜０．３７５
ｃｍ）の範囲例えば０．０１〜０．０８インチ（０．０
２５〜０．２ｃの），好ましくは０．他〜０．０８（０
．１〜０．３２５ｃの）ィンチに施した乾燥ロールであ
る。コーティング合金は、０から総量約３の重量％以下
のＷ，ＭｏおよびＣｒ（好ましくは少なくも約５％総量
）からなる耐火性金属グループから選ばれた強力棚化物
および炭化物を形成する少なくとも１つの溶質金属、約
３％以下のＣ，約０．５％〜５％のＢ，約０．５〜６％
のＳｉおよび残部少なくも上記鉄属金属（Ｆｅ，Ｎｉお
よびＣｏ）の約５０重量％を含んでいる。前記合金中に
存在する炭素および棚素の総量は前記耐火性金属の相当
部分（例えば７０％又はそれ以上）と化学量論的に十分
に結合するように制御され、この結果、この合金コーテ
ィングの熱伝導率は雰囲気温度において銀を１としたと
き少なくも約０．０＆ａｌ／地／肌／℃／ｓｅｃとなる
。ヤンキー乾燥ロールの１実施例が第１図に示されてい
る。このロールは米国特許第３２２８４６２に記載され
ている。乾燥ロールは、回転ドラム１０‘こより構成さ
れ、このドラムは鋳鉄製の外部円筒状殻１１を備えてい
る。本発明は円筒状表面に関係するので、ここでは、詳
細説明は省略する。乾燥ロールは内部円筒状殻１２を有
している。内外殻は仕切り１３（第２図参照）および中
間仕切り１４により分離される。これらの仕切りドラム
の周囲に半径方向に向けられかつドラムの長手方向に対
して平行に配置されている。これらの仕切りは、転流器
１５（第２図）により連結される熱伝達流体を循環させ
るための流路を形成する。外殻１１，内殻１２，仕切り
１３，１４は端壁すなわちヘッド１６，１７に結合され
、一体構造を構成する。熱交予期流体の供給回収装置は
乾燥ヘッド１６，１７と一体に軸方向に揃えられた一対
の中空軸１８および１９を含んでいる。これらの中空軸
は、図示のように、軸万向に延長された主供給および回
収路２０，２１を備えている。ローラ表面に施される好
ましいコーティングは第２図に示される。ここでは外側
鋳鉄表面１１‘ま機械的および治金的に結合されたニッ
ケルベース合金の主コーティング２２を有している。主
コーティング２２は硬質の耐摩耗合金であり、前記外側
鋳鉄表面１１にこの主コーティングより実質的に薄い延
性ニッケルベース合金からなる中間すなわちクッション
コーティング２３を介して結合される。
，ヤンキー乾燥ロール用のコーティングにおける
特定の主コーティングの組成は、重量比で０．２〜０４
％のＣ，最大３％のＦｅ，６．５〜９．５％のＣｒ，２
．５％のＢ，３％のＳｉおよび残部が実質的にニッケル
を含んでいる。

好ましい中間すなわちクッションコーティングは、最大
０．０１５％のＣ，最大２％のＭｎ十Ｓｊ，７〜９％の
Ｆｅ，１５〜１６．５％のＣｒおよび残部が実質的にニ
ッケルであるニッケルベース合金である。後者のコーテ
ィングは薄い層して施されらる。主コーティングは、合
金中でボロンがほとんどすべのクロムと結合しクロムが
ニッケル母体の固熔体中にほとんど残留しないため、よ
り高い熱伝導率を有する。好ましいクッション合金とし
は少なくも約９５％の鉄を含む鋼である。

この鋼は、熱伝導率をほとんど低下することなく０．０
４〜０．１３インチの実質的な厚さとすることができ、
しかも熱伝導率は一般に約０．０６あるいは０．０＆ａ
ｌノ地／仇／００／ｓｅｃ以上であるという点において
特に有利である。このような鋼の例として、重量比で０
．１２％のＣ，１％のＭｎ十Ｓｉ，１％のＣｒ，０．５
％のＮｉ，０．４％のＣｕおよび残部が鉄を含むもので
ある。広義では、この鋼は約０．５％以下のＣ，約２％
以下のＭｎ十Ｓｉ，約２％以下のＣｒ，約１％以下のＮ
ｊ，約１％以下のＣｕおよび残部が少なくも９５％のＦ
ｅを含むものでもよい。上記と対照的に、延性のニッケ
ルベース合金は０．０４インチ以下の厚さのクッション
層として、一般に用いることができる。

この発明の実施に用いることができるコーティング合金
のいくつかの例は以下の通りである。

表０表皿表１のニッケルベースの硬表面合金は、組成において、
約０．５〜３％のＳｉ，約１〜５％のＢ，０〜３％のＣ
，約５〜２５％のＣｒ，０〜１５％のＭｏ，０〜１５％
のＷ，残部本質的にニッケルの範囲でもよい。

表ロのコバルトベースの硬表面合金は、組成において、
約０．５〜３．５％のＳｊ，約１〜３％のＢ，０〜３％
のＣ，約５〜３０％のＣｒ，０〜１５％のＭｏ，０〜１
５％のＷ，残部本質的にコバルトの範囲でもよい。

表ｍの鉄ベースの硬表面合金は、組成において、約０．
５〜３％のＮｉ，約１〜３％のＢ，０〜３％のＣ，約５
〜２５％のＣｒ，０〜１５％のＭｏ，０〜１５％のＷ，
残部本質的に鉄の範囲でもよい。

根斑括的に述べると、硬表面合金は、約０．５〜６％の
Ｓｉ，約０．５〜５％のＢ，最高３％のＣおよび残部が
本質的にＦｅ，ＮｉおよびＣｏのグループから選ばれた
鉄族金属からなるものである。鉄ベース合金の場合には
、ニッケルおよび／またはコバルトは、鉄ベース硬表面
合金の熱伝導率を実質的に０．０５以下に低下させない
範囲の量存在してもよい。同様に、ニッケルベース硬表
面合金は鉄および／またはコバルトを、そしてコバルト
ベース硬表面合金は鉄および／またはニッケルを、合金
の熱伝導率に対してほぼ同様な制限の範囲内の量だけ含
んでもよい。表１のニッケルベースの硬表面合金中２％
のＢ，２％のＣ，１５％のＣｒを含む合金番号２を参照
すると、クロムが棚化物および炭化物を形成するため、
溶質金属であるクロムのほとんどの部分が、コーティン
グ処理の後においては、ニッケル母体との溶解から除去
され、代りに鉄金属基体中に融解する。

周知のように、質量作用の法則により、母体と棚化物お
よび／または炭化物との間でクロムの再分配が行なわれ
、ニッケル母体中のクロムの量がほぼ１０重量％以下例
えば５％またはそれ以下に減少するため、合金コーティ
ングの熱伝導率を鉄金属基体に比較して上昇させる。化
合物中の棚素および／または炭素は、溶資金属の約７０
％あるいはそれ以上が化合物として結合して母体合金と
の岡溶体に入ることを阻止し母体中の熔質の総量がほぼ
１０％以下となるように、割り当てられる。

ある種の金属炭化物および金属棚化物は少なくも約ｏ．
０５の良好な熱伝導率を示す。

したがって、ある場合には、二重の効果が得られる。す
なわち‘１｝母体合金の熱伝導率を上昇させる。‘２１
それ自体所望の熱伝導率を有する耐火性金属化合物を提
供する。鉄金属乾燥ロール表面に機械的および治金的に
結合された合金コーティングを作るに際し、基体は通常
の方法で浄化される。

基体表面は、さらに、粗い十２５メッシュのチルド鋳鉄
砂を用いる小砂吹付くグリットブラスト法）につて処理
されてもよい。また更に、ロールは結合をより強固にす
るためねじ切加工されても良い。コーティング合金は、
融点が約２５０００Ｆ（１３７１℃）以下の範囲、すな
わち融点は約１８０００Ｆ（聡３℃）から２２５００Ｆ
（１２３３ｑ○）の範囲に存在するように調整される。

融点は合金中の珪素および棚素の量によって制御される
。コーティングは化合物合金粉（噴霧化粉）を火炎溶射
することにより施される。合金粉粒子の大きさは１２５
メッシュ（マイナス１２５ミクロン）以下から約４００
メッシュ（約４０ミクロン）の範囲のものでよい。ここ
でいうメッシュサイズは米国規格に基づくもである。コ
ーティングは米国特許第３６２０４５４に開示されるよ
うな重力供給型の火炎溶射トーチを用いて乾燥ロールの
表面に形成される。

利用し得る他の型の溶射トーチは１９７９王１２月２３
日付出願された出願中の米国出願第６４３８２３に開示
されている。０．０１インチ（０．０２５ｃｍ）以上の
コーティングに関して行なわれた試験の結果は、コーテ
ィングされない基体に比べて著しい寿命の増加を示した
。

寿命および保守費用の面で大きな節約となる。すでに述
べたようにコーティングの厚さは、約０．０１〜０．１
５インチ（０．０２５〜０．３７５物）例えば０．０４
インチ〜０．０８（０．１〜０．２伽）ィンチの範囲で
もよい。鉄金属基体への合金コーティングを行なう好ま
しい方法としては、同じく金属溶射好ましくは上述した
米国特許第３６２０４５４に開示された型の重力供給ト
ーチを用いて施される接着被覆を採用することである。
この接着被覆は約０．００２〜０．０１インチ（０．０
０５〜０．０２５肌）の厚さの範囲でよい。接着被覆粉
末は、各粒子が重量比で３０１５％のアルミニウムおよ
び残部が本質的にニッケルからなるニッケルとアルミニ
ウムの粒塊であるような粉末である。結合樹脂の量は全
体の混合物の約１％から５重量％の範囲でよい。前記粒
塊は一時的な結合剤例えばフェノール樹脂その他類似の
樹脂のような分解性の有機結合剤を用いて作られる。そ
のような樹脂は各成分を粘着的に結合する。粒塊の平均
的な大きさは、約一１００メッシュから十３２４〆ッシ
ュそしてより好ましくは約一１４０メッシュから十３２
５メッシュの間である。用意された金属基体上に接着被
覆粉末を溶射する際、粒塊の中のアルミニウムか火炎中
で酸化され、酸化による熱を発生し、これが火炎の温度
を上昇させて金属基体上に粘着性の接着被覆を生成する
。その上に最終的な被覆は強固に粘着する。実施例１直径約５フィート（１．５仇）長さ１４フィート（１４
．２ｍ）の鋳鉄製紙乾燥ロールがコーティングを生成す
るために準備された。

ロールは旋盤に据え付けられ通常の方法で清浄にされた
。表面はその後ねじ切りのため準備され、タングステン
カーバイト切削加工具により表面に９００のＶ字溝が切
削された。ロールは約１０ＲＰＭの速度で回転され切削
工具の移動速度は毎分０．４５ィチ（１．１２５仇）に
セットされる。ねじ溝は０．０２３インチ（０．０５７
５仇）の深さで１インチ当り（２５伽）２２本初られた
。このねじ溝はドラム表面へのコーティング層の接着力
を強化する。ロールの内側を蒸気を通過させ表面温度を
約２０００Ｆから２１００Ｆ（約９３〜９９午０）程度
とした。

接着被覆は約４５〜５．５％のＡＩ，約０．７５％のＣ
の３および残部が本質的にニッケルを含むＮｉ−山粒塊
粉を溶射することにより行なった。米国特許第３６２０
４５４に開示された型の重力供給溶射トーチが用いられ
た。

溶射トーチはローラを横切って毎分約ィンチ（２５肌）
で移動する搬送具に設置された。噴射粉中のアルミニウ
ムは火炎中で発熱酸化され、ほとんどニッケルからなる
厚さ約０．００５インチ（０．０１２５ｃｍ）の強固に
粘着する接着被覆を得ることができた。この接着被覆は
雰囲気温度で０．１以上の熱伝導率を有している。この
接着被覆は非常に薄いので図には示されていない。接着
被覆の適用の後、０．０３５インチ（０．０８５の）厚
の中間的延性クッション合金コーティングが所望により
施される。

このコーティングは硬い主合金コーティングの鉄金属（
鋳鉄）基体に対する耐伸縮性を保証するために用いられ
る。このクッション合金は最高０．０１５％のＣ，最高
２％のＭｎ十Ｓｉ，７〜９％のＦｅ，１５〜１６．５％
のＣｒおよび残部が本質的にニッケルを含んでいる。あ
るいはクッションコーティング合金としては、少なくも
約９５％の鉄を含み実質的に０．０５以上の熱伝導率を
有する鋼であってもよい。種々のコーティング工程の間
、乾燥ドラムの温度は約２０００Ｆ〜２１００Ｆ（９３
〜９９こ○）の近傍に保たれら。

中間クッションコーティングを施した後に、硬い主コー
ティングが上述した重力供給溶射トーチを用いて施され
る。この硬質コーティングは０．２〜０．４％のＣ，最
高３％のＦｅ，６．５％〜９．５％のＣｒ，２．５％の
Ｂ，３．０％のＳｉそして残部が本質的にニッケルかな
り、約０．０７〜０．０７３インチ（０．１７５〜０．
１８２５弧）の厚さに溶射される。

第２図を参照して、主コーティング２２がクッションコ
ーティング２３と接着関係におかれており、このクッシ
ョンコーティング２３は図示しない薄い接着被覆を介し
て基体に接着されている。複合型乾燥ロールの構造の他
の例が第３図及至第６図に示される。

これらの図は部分的断面図を示している。第３図の場合
、ニッケルベースの硬表面合金は約１％のＳｊ，２％の
Ｂ，１％のＣ，１５％のＣｒおよび残部が本質的にニッ
ケルから成っている。

鉄金属基体１１は１．５％のＳｊ，０．５７％のＭｎ，
全体で３．１６％のＣおよ残部鉄を含む鋳鉄製熱交換要
素である。そして前記基体は約０．１１の熱伝導率を有
している。前記熱交換要素の表面は通常の方法で清浄化
された後鋳鉄小砂による小砂噴射あるし、は旋盤による
ねじ切りの後、接着被覆が施され、そして主合金コーテ
ィング２４を表面に溶射して約０．０５インチ（０．１
２５肌）厚のコーティングを形成し、０．０５以上の熱
伝導率を示す最終コーティングを得る。第４図は、１％
のＳｉ，２％のＢ，３％のＣ，２５％のＣｒ，３％のＮ
ｉ，４．５％のＷ，３％のＭｏおよび残部本質的にコバ
ルトを含むコバルトベース合金をコーティングした低合
金鋼からなる他の熱交換要素を示す。

この低合金鋼基体１１は０．３４％のＣ，０．５５％
のＭｎ，０．７８％のＣｒ，３．５３％のＮｉ，０．３
９％のＭｇ，０．０５％のＣｕおよび残部鉄を含んでい
る。この鋼は約０．０７９の熱伝導率を示す。鍍金属ド
ラムが同様に準備され、接着被覆層が、実施例１のよう
に米国特許第３６２０４５１号に開示されている型の重
力供給トーチを用いた火炎溶射により、施される。接着
被覆用粉末は約５％のＮおよび９５％のＮｉからなり、
アルミニウム粒子は中心のニッケル粉に例えばフェノー
ルホルムアルデヒドのようなフェノール樹脂により結合
されている。表面に溶射される接着被覆の厚さは約０．
００５インチ（０．０１２５肌）である。接着コーティ
ング（第２図参照）を施した後、実施例１におけると同
機、延性のクッション合金が施され約０．０３インチ厚
の中間層２５を形成し、続いて、その金属基体上にコバ
ルトベースの硬表面合金を溶射する。最終コーティング
２６は、棚化物および炭化物を分散されたコバルト合金
母体に特徴づけられており、コバルトとの固溶体中に残
っているクロムの量で重量比で１０％あるいは５％より
十分低く、これにつて少なくも約０．０５という最適な
熱伝導率を確保するコバルト合金混合物を有することに
より特徴づけられる。第５図においては、ニッケルベー
スの硬表面合金によりコーティングされた約０．２の熱
伝導率を有する錬鉄製の基体１１が示されている。

ニッケルベース合金コーティングは、３％のＳｉ，２％
のＢ，５％のＣｒ，５％のＭｏおよび残部が本質的にニ
ッケルからなっている。合金は、第２図の実施例の場合
と同様にして施される。すなわち、最初に接着被覆が施
され、続いて約０．０５インチ（０．１２５１）厚の延
性鋼クッションコーティング２７が施される。この鋼は
０．１２％のＣ，１％のＭｎ＋Ｓｉ，１％のＣｒ，０．
５％のＮｉ，０．４％のＣｕおよび残部鉄を含んでいる
。約０．０５インチ厚のニッケルベースの最終合金コー
ティング２８は、耐火性溶質金属であるクロムおよびモ
リブデンの棚化物の形成により、所望の熱伝導率を有す
る。

第６図は鉄金属基体１１が１．２２％のＣ，０．３５
％のＭｎ，残部鉄を含む炭素鋼からなる複合体を示す。

この鋼基体は約０．１２４の熱伝導率を示す。鉄ベース
硬表面コーティング２９は約３％のＳｉ，２％のＢ，１
０％のＣ，５％のＭｏおよび残部が本質的に鉄を含んで
いる。このコーティングは、第１図に関して記載された
のと同機にして、炭素鋼基体１１に施される。コーティ
ングの１つの重要な特性は、剥離、破砕等に対する耐性
である。

それ故、最終コーティングと鉄金属基体間の相対的伸び
率はプラス５０％からマイナス３０％の範囲内にあるこ
とが望ましい。鉄金属基体が雰囲気温度において約１１
×１０‐６インチノインチ／。○（１１×１０‐６肌／
弧／℃）の伸び率を有するものと仮定すると、合金コー
ティングは、それが上記のような型の延性ニッケルベー
スクッション合金あるいは少なくとも９５％の鉄を含む
鋼コーティングを介して鉄金属基体に好ましくは機械的
および治金的に結合されている限り、約７．７から約１
６又は１７×１０‐６インチノインチ／。○（１７×１
０‐６肌／ｃの／℃）の範囲の伸び率を有してもよい。
この延性ニッケルベースクッション合金は、好ましくは
、最高約０．０２５％の炭素、最高２％のＭｎ＋Ｓｉ，
約５〜１５％のＦｅ，約５〜２０％のＣｒおよび残部本
質的にニッケルからなる組成を有し、合金の厚さは約０
．０５インチ以下である。以上要約すると、この発明は
、工業製品としての乾燥ロ−ルで、表面に機械的および
給金的に結合された硬表面コーティングを有しかつロー
ルの鉄金属表面に比較して十分な熱伝導率を有すること
を特徴とする複合型鉄金属乾燥ロールを提供するもので
ある。すでに述べたように、硬表面合金からなる主コー
ティングは鉄金属基体に直接、または、例えば０．０５
インチ（０．１２＆ネ）の厚さの延性ニッケルベース合
金あるいは約０．０４〜０．１３インチ（０．１〜０．
３２５仇）の厚さの鋼クッション層のような、中間延性
クッション合金を介して結合してもよい。

この発明は好ましいいくつかの実施例に関連して説明さ
れたが、当業者であれば容易に理解できるように、この
発明の精神および範囲から逸脱することなく種々の設計
や変更が可能であることは言う迄もない。

【図面の簡単な説明】第１図はヤンキー乾燥ロールの一例の縦方向断面図、第
２図はヤンキー乾燥ロールの鋳鉄殻の一部を示す一部拡
大断面図で横断面図により適用された合金コーティング
を示すもので明確化のためコーティング構造を厚さは誇
張されて示されている。第３図は鋳鉄基体とこれに捨金的に結合されたニッケル
べ−スの合金コーティングからなるロール複合体の一部
を示す断面図、第４図は治金的に結合された中間クッシ
ョン合金と外部に耐熱性のコルトベースの合金コーティ
ングを有する低合金鋼基体からなるロール複合体の一部
を示す断面図、第５図は金属基体が錬鉄であり外部コー
ティングがニッケルベース合金であることを除き第２図
と同様の図、第６図はこの発明により治金的に結合され
た鉄ベース合金コーティングを有する炭素鋼基体の一部
を示す図である。１１：外部円筒状殻（鉄金属基体）、
１２：内部円筒状殻、１３：仕切り、１４：中間仕切り
、１５：転流器、１６，１７：ヘッド、１８：中空軸、
２２：主合金コーティング、２３：中間又はクツシヨン
コーテイング。Ｆ’Ｇ．ｌＦＩＧ．２Ｆ！０．３ＦＩＧ．４ＦＩＧ．５ＦＩＧ．６

Claims

【特許請求の範囲】主硬表面合金コーテイングを機械的および治金的に接合
された筒状鉄金属表面を有する複合型乾燥ロールであつ
て、前記鉄金属合金は、ほぼ雰囲気温度で１である銀の
熱伝導率に対し、少なくも０．０６ｃａｌ／ｃｍ＾２／
ｃｍ／℃／ｓｅｃの熱伝導率を有し、前記主合金コーテ
イングは０．０２５〜０．３７５ｃｍ（０．０１〜０．
１５インチ）の範囲の厚さの耐熱、耐食、耐摩耗性の鉄
族金属をベースとする合金であり、前記硬表面合金はＷ
，ＭｏおよびＣｒからなる耐火性金属の群からＷ０〜１
５％，Ｍｏ０〜１５％，Ｃｒ５〜２５％の重量範囲で選
ばれた強力硼化物および炭化物形成溶質金属を全体で高
々３０重量％，高々３％のＣ，０．５のＢ，０．５〜６
％のＳｉおよび残部本質的に前記鉄族の金属であり、前
記合金中に存在する硼素又は炭素の量は前記耐火性金属
の、重量比で、少なくとも７０％と結合するに十分な量
であり、前記機械的並びに治金的に接合された合金コー
テイングは、ほぼ雰囲気温度において１とする銀の熱伝
導率に対し、少なくとも０．０６ｃａｌ／ｃｍ＾２／ｃ
ｍ／℃／ｓｅｃの熱伝導率を有することを特徴とする複
合型乾燥ロール。２前記主合金コーテイングと鉄金属表面間に介在する
延性合金層を含み、この延性合金は、厚さが前記コーテ
イングより小さくかつ０．１２５ｃｍ（０．０５インチ
）以下の延性ニツケルベース合金、および約０．０２５
〜０．３２５ｃｍ（０．０１〜０．１３インチ）の範囲
の厚さを有し少なくとも９５％の鉄を含む鋼からなる群
から選ばれたものであることを特徴とする特許請求の範
囲１の複合型乾燥ロール。３金属表面が鋳鉄であることを特徴とする特許請求の
範囲１あるいは２の複合型乾燥ロール。４主コーテイング合金は０．５〜３％のＳｉ，１〜５
％のＢ，０〜３％のＣ，５〜２５％のＣｒ，０〜１５％
のＭｏ，０〜１５％のＷおよび残部本質的にニツケルで
あるニツケルベースの硬表面合金であることを特徴とす
る特許請求の範囲２あるいは３の複合型乾燥ロール。５主コーテイング合金は０．５〜３．５％のＳｉ，１
〜３％のＢ，０〜３％のＣ，５〜３０％のＣｒ，０〜１
５％のＭｏ，０〜１５％のＷおよび残部本質的にコバル
トであるコバルトベースの硬表面合金であることを特徴
とする特許請求の範囲２あるいは３の複合型乾燥ロール
。６主コーテイング合金は０．５〜３％のＳｉ，１〜３
％のＢ，０〜３％のＣ，５〜２５％のＣｒ，０〜１５％
のＭｏ，０〜１５％のＷおよび残部本質的に鉄である鉄
ベースの硬表面合金であることを特徴とする特許請求の
範囲２あるいは３の複合型乾燥ロール。