JPS6270510A - 加熱鋼材支持部材 - 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、製鉄等の加熱炉に用いられる加熱鋼材支持部
材に関し、特に反応焼結炭化けい素スキッドボタンを用
いる加熱鋼材支持部材に関する。

〔従来の技術〕

従来、加熱炉における加熱体支持部材として、耐熱合金
製スキッドボタンが用いられているが、このボタンは１
例えば、１０００−１２００”Ｃ以上の高温条件下では
強度が顕著に低下し、その劣った耐熱性のために使用条
件が著しく制限さ九でいる。

鋼材などの加熱炉においては、近年、固定ビームと可動
ビームとによる移送能を利用するウオーキングビーム式
のものが多く採用されている。これらのビームには、一
体に接合された受け金物に保持されたスキッドボタンが
一定間隔に配置され、その上に加熱鋼材が支持される。

加熱鋼材は、通常、例えば１２００℃以上の高温雰囲気
条件で熱処理されるが、スキッドボタンに用いられる、
例えば５０％のコバルトを含んだ耐熱合金等は、そのよ
うな高温条件下では強度が低下し、ボタンとしての寿命
も短いので、スキッドパイプに冷却用水を流してボタン
を下側がら冷却する必要があった。しかし、この冷却は
、加熱処理を積極的に妨害するものであるから、その熱
損失は極めて大きく、炉のエネルギー効率を低下させ、
しかもスキッドマーク、すなわち、鋼材下側の焼きむら
が形成され易いので、圧延の歩留まりが低下し、工業的
に著しく不利であった。このような不利益を軽減するた
めに断熱材を用いたり、スキッドボタンの形状に種々工
夫を凝らした改善提案がなされたが、それらはいずれも
耐熱合金の本来有する高温強度を改善するものではなく
、むしろ高温強度を悪くするので、その改善性は評価で
きないものである。

近年、優れた耐熱性、特に例えば、１５００℃以上の高
温においても高い強度を有するセラミックス類を素材と
するスキッドボタンの開発研究が活発に行われ、炉のエ
ネルギー効率を向上させスキッドマークを減少させる歩
留まりの改善等に関する提案がなされているが、実用し
得るものはまだ開発されていない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

一般に、セラミックスは、成形体が大型化するほど強度
が低下する傾向を有し、例えば底面の径が９０〜１００
ｍ＋、高さが１．ＯＯ〜１８０ｎｎ程度の円柱、截頭円
錐状あるいは直方体状の肉厚成形体として提供されるス
キッドボタンのような大型成形品では、高温における強
度低下は避けられなかった。従って、本発明の目的は、
耐熱性の優れたセラミックスを素材とし、大型化にもか
かわらず、強度低下を伴わないスキッドボタンを提供せ
んとするものである。また１本発明の他の目的は、通常
知られた、例えば、常圧焼結炭化けい素、ホットプレス
炭化けい素、常圧焼結窒化けい素やサイアロン環のもの
などに比べて安価なセラミックス製スキッドボタンを提
供するにある。

しかしながら、セラミックスを材料とするスキッドボタ
ンは、その材料の形態及び特殊性に関連して、製造に際
し、耐熱性合金を材料とする場合と本質的に異なる別の
技術上の問題が生ずる。

すなわち、セラミックス製スキッドボタンの場合には、
通常、微粉砕されたセラミックス材料を加圧成形し、仮
焼及び焼結することによって製造される焼結体であるた
め、溶融成形と異なってクラックが発生し易く、製品の
歩留まりが低いという欠点がある。更に、該ボタンは、
炉の熱効率や熱加工鋼材の歩留まり向上のため。

できるだけ断熱性に富んだ構造物として提供されること
が望ましいものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者は、セラミックス製スキッドボタンの上記の如
き実情に鑑み、断熱性の一層向上した加熱鋼材支持部材
を歩留まり良く、工業的に有利に提供する手段について
試作研究を重ねた結果、実用的にも極めて望ましい支持
部材を見出した。

すなわち、本発明は、炭化けい素粉末と炭素粉末及び少
量のバインダーとの均質混合物を成形し、仮焼し、反応
焼結して得られた反応焼結炭化けい素層の穴ぐりされた
又は貫通孔が形成されたスキッドボタンをスキッドパイ
プ上の受け金物に取り付けて成る加熱炉に用いられる加
熱鋼材支持部材を提供するものである。

本発明の鋼材支持部材に用いられるスキッドボタンは、
上記のように、炭化けい素粉末と炭素粉末との混合物を
材料として加熱形成された反応焼結炭化けい素層成形物
であって、特に穴ぐりされた、あるいは貫通孔が形成さ
れた柱状又は截頭錐状物である。

これらの原料類は、可及的高純度のものを可及的微粉砕
して成形に供せられる。微粉末原料の成形は、要すれば
、若干のバインダーを均質混合したのち穴ぐり状又は貫
通孔が形成される雌雄金型を用いて、まず加圧成形され
る。その加圧成形法としては、金型プレス、ラバープレ
ス、スリップキャスト、射出成形等、通常セラミックス
の成形に用いられている方法が有利に採用できる。しか
し、むく状の成形物をいったん造ってから、仮焼の前又
は後に、穴ぐりや貫通孔を形成してもよい。成形物は、
次いで７００〜１０００℃の温度で２〜１０時間かけて
仮焼され、シリコンの融点以上の高温で焼結される。

本発明の支持部材においては、スキッドボタンを穴ぐり
状又は貫通孔状に形成させることが重要であり、特徴的
である。スキッドボタンは前記したように、通常１円柱
状、角柱状又は截頭円錐状の外面形状を有し、更に、そ
れらの底面をえぐるようにくり抜いた穴ぐり、あるいは
底面から上面への軸を含む貫通孔を形成させた筒状体に
形成されるが、それらの穴の形状や大きさ、穴ぐりの程
度等は、その使用の実体に照らして適宜選択することが
できる。

本発明のスキッドボタンを添付図面により、更に具体的
に説明する。

第１図及び第２図は、本発明の支持部材、特にスキッド
ボタンの形状の異なる例の断面図で、第１図は截頭円錐
−貫通孔スキッドボタン、第２図は円柱−穴ぐリスキッ
ドボタンをそれぞれ示している。図において、反応焼結
炭化けい素製スキッドボタン１，１′は、断熱材２を介
して受け金物３にそれぞれ取り付けられており、受け金
物３はスキットパイプ４に一体に結合されている。第１
図のボタン１には貫通孔５が形成され、第２図のボタン
１′には穴ぐり６が形成されている。

このようなスキッドボタンは、これまでのものと全く同
様にしてスキッドパイプに取り付けられるが、エネルギ
ー効率を高めるためには、図面に描かれるように、スキ
ッドボタンとスキッドパイプの間に断熱材層を設けるこ
とが望ましく、また、スキッドボタンの穴ぐりや貫通孔
に断熱材を充填すると、炉の熱効率及び鋼材の歩留まり
を一層向上させることができるので極めて有利である。

かかる断熱材層としては、例えばアルミナ系及びシリカ
系の耐熱性断熱材が有利に用いられる。

〔作用〕

従来用いられていた耐熱合金や耐熱鋳鋼などは、１００
０℃以上の高温に加熱されると強度が急激に低下するの
で、熱損失を軽減するために中空化する試みはあったが
、低い高温強度のために、穴ぐりや貫通孔を形成したも
のは実用的でなく、到底採用ぞきなかった。

本発明は、反応焼結炭化けい素の高温特性を高度に活用
するもので、反応焼結炭化けい素製スキッドボタンは、
１３５０℃の高温強度が常温における強度と実質的に同
程度の強度を有し、また曲げ強度も数１０ｋｇ／ｎｎ”
程度であって、成形物が大型化しても殆ど強度の低下の
ないものである。更に、炭化けい素は他種セラミックス
材料に比べて安価に提供され、高温下での強度が充分高
いので、本発明の加熱鋼材支持部材の寿命は著しく長い
。また、穴ぐりなどへ断熱材を充填したり、ボタンを断
熱材を介して受け金具に取り付けると、炉の熱損失は大
幅に低減し、鋼材のスキッドマークの発生は低下し、製
品の歩留まりを向上させ得るので、本発明の加熱鋼材支
持部材は、工業的に極めて有利な且つ実用性の優れたも
のである。

〔実施例〕

次に、実施例により本発明を更に詳細に説明する。

実施例　１ 市販の緑色炭化けい素粉床（平均粒子径２０μｍ）２．
７５ｋｇ、炭素粉末（平均粒子径１．０μｍ）１眩及び
フェノール樹脂０．７５ｋｇにアセトン２Ｑを加えてボ
ールミルで混合し、乾燥した後、ラバープレスして、径
１２０ｍｍ、長さ１５０ｍの円筒体ブロックを、それぞ
れ１．ＯＴｏｎ／ａＪの成形圧力で２０個を成形した。

得られた各成形体を、アルゴンガス雰囲気中で６００°
Ｃで仮焼した。該仮焼体を旋盤を用いて上面径９０１１
１ｕ、下面径１１０ｎｎ、高さ１００ｍｎ＋の截頭円錐
体に加工した。

このようにして得られた截頭円錐体１０個の底に、径５
０ｍｍの穴ぐり加工を施した。これを真空炉中で１　、
６００°Ｃの溶融金属けい素と接触反応させてｓｉｃ−
ｓｉｍ合成形体とした。

該仮焼体を焼結炉で焼結したところ、クラックが発生し
たものはなかった。これに対し穴ぐリ加工をしなかった
むく形状のものは、１０個の中６個にクラックがはいり
、合格品は４個に過ぎなかった。

実施例２ 炭化けい素原料粉末を用いてラバープレスにより、　１
．ＯＴｏｎ／ａＪの圧力で、２種の形状のボタンをそれ
ぞれ１０個づつ成形した。成形においては専用のゴム型
を用い、１０個は土掻１０５圃、上程Ｌ２０ｍｍ、高さ
１１０ｍの截頭円錐に成形し、残りの１０個は軸位に３
５ｍｍの径の貫通孔をあけた形状のボタンに成形した。

貫通孔を有するものの重量は１．２４ｋｇであるのに対
し、他方のものは１．４０ｋｇであって、１６０ｇ（約
１１％）の材料が節約されたばかりでなく、実施例１と
同様な仮焼、焼結の結果、前者は全くクラックの発生し
たものがなかったのに対し、むくのものは１０個の中５
個にクラックが発生した。

〔発明の効果〕

セラミックス・スキッドボタンを前記のように形成させ
た本発明の支持部材は、従来のような肉厚に基づく不都
合が大幅に低減し、クラック発生低下による歩留まりの
顕著な向上が得られる。　更に、スキッドボタンの重量
も数％から２０％程度軽量化されるので、原料の節約、
従って、製造コストを下げることもできる。また、本発
明のボタンは、接触面に断熱材を介在させると更に高い
断熱効果が得られ、大幅な省エネ効果とスキッドマーク
の減少が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明の支持部材の異なる例の断
面図である。 図中の符合：

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、炭化けい素粉末と炭素粉末及び少量のバインダーと
   の均質混合物を成形し、仮焼し、焼結して得られた反応
   焼結炭化けい素製の穴ぐりされた又は貫通孔が形成され
   たスキッドボタンをスキッドパイプ上の受け金物に取り
   付けて成る加熱炉に用いられる加熱鋼材支持部材。 ２、スキッドボタンの受け金具への取付けが断熱材を介
   して行われる特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の
   支持部材。