JPS63388B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS63388B2 JPS63388B2 JP57215939A JP21593982A JPS63388B2 JP S63388 B2 JPS63388 B2 JP S63388B2 JP 57215939 A JP57215939 A JP 57215939A JP 21593982 A JP21593982 A JP 21593982A JP S63388 B2 JPS63388 B2 JP S63388B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbide
- heat
- skid
- resistant
- ceramic material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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Description
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ツク材料に関す
る。例えば加熱炉に於けるスキツドレール用材料
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
いう如く高温域にさらされるのでスキツドレール
に用いられている耐熱合金にとつても極めて苛酷
な使用条件である。従つて一般には第１図に示す
ように、炉Ｆ内の下部の架台１に水冷スキツドパ
イプ２を複数本配設するとともに、各スキツドパ
イプの上面にスキツドレール３を敷設して炉床
（スキツド）を構成し、パイプ２内を流通する冷
却水にてスキツ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、スキツド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。 この対策として、スキツドレール３にセラミツ
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、その
セラミツク材料として、酸化ジルコニウム
（ZrO2）系、アルミナ（Al2O3）系、窒化ケイ素
（Si3N4）系などが試験的に使用されている。と
ころが、これらセラミツク材料は、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。 ところでセラミツ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
化クロム系セラミツク材料がある。この炭化クロ
ム系セラミツク材料として、従来、炭化クロムを
金属コバルトやニツ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℃
では室温時に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
ツ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ツク材料
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、ホツ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10-1〜10-3torr、温度1300〜1500
℃、ホツトプレス法の場合加圧力50〜350Kg／cm2、
温度1350〜1550℃、又熱間等方圧加圧焼結法の場
合には圧力500Kg／cm2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つ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つた試験並びに
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インを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、33、34、40、41、42、48、
51、54、57、59の場合にはそこで用いた炭化ホウ
素は70μｍ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。 この様して得た原料を成形圧力1.5トン／cm2で
10mm×30mm×６mm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
間本焼結を行つて得た焼結体から各種試験用供試
体を得た。 これらの各種焼成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÷
投入前抗折力×100（％）の値で示す。
囲気で使用される耐熱用セラミツク材料に関す
る。例えば加熱炉に於けるスキツドレール用材料
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
いう如く高温域にさらされるのでスキツドレール
に用いられている耐熱合金にとつても極めて苛酷
な使用条件である。従つて一般には第１図に示す
ように、炉Ｆ内の下部の架台１に水冷スキツドパ
イプ２を複数本配設するとともに、各スキツドパ
イプの上面にスキツドレール３を敷設して炉床
（スキツド）を構成し、パイプ２内を流通する冷
却水にてスキツ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、スキツド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。 この対策として、スキツドレール３にセラミツ
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、その
セラミツク材料として、酸化ジルコニウム
（ZrO2）系、アルミナ（Al2O3）系、窒化ケイ素
（Si3N4）系などが試験的に使用されている。と
ころが、これらセラミツク材料は、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。 ところでセラミツ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
化クロム系セラミツク材料がある。この炭化クロ
ム系セラミツク材料として、従来、炭化クロムを
金属コバルトやニツ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℃
では室温時に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
ツ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ツク材料
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、ホツ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10-1〜10-3torr、温度1300〜1500
℃、ホツトプレス法の場合加圧力50〜350Kg／cm2、
温度1350〜1550℃、又熱間等方圧加圧焼結法の場
合には圧力500Kg／cm2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つ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つた試験並びに
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インを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、33、34、40、41、42、48、
51、54、57、59の場合にはそこで用いた炭化ホウ
素は70μｍ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。 この様して得た原料を成形圧力1.5トン／cm2で
10mm×30mm×６mm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
間本焼結を行つて得た焼結体から各種試験用供試
体を得た。 これらの各種焼成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÷
投入前抗折力×100（％）の値で示す。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
上記した第２表の各値を炭化クロムに対する添
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。
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。
【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重量％とする。 上記した如く本発明のセラミツク材料は相対理
論密度が98.0％以上で抗折力が50Kg／mm2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ツ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。そして特に繊維状炭化物を用いた試料にあつ
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ツ
ク材料にてスキツドレール耐熱台を製し、スキツ
ドを構成した例を示す。第２図は、水冷スキツド
パイプ２に敷設された耐熱合金製スキツドレール
３の上面に本発明のセラミツク材料からなる板状
の耐熱台４−１を設けてスキツドを構成し、これ
に金属片Ｓを載置するようにしたものである。ス
キツドレール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を介添させればよ
い。第３図は、本発明のセラミツク材料にてレー
ル状の耐熱台４−２を形成し、これを直接スキツ
ドパイプ２の上面に敷設し係止具６で支持してス
キツドを構成した例である。この場合、耐熱台４
−２とスキツドバイプ２との直接々触をさけるた
めに、第４図に示すように、例えばセラミツクフ
ア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ツク
材料は、抗折力が大で、しかも耐熱衝撃性に優れ
ており、かつ耐熱性に富む為にそれを例えばスキ
ツドレールそのもの、あるいはスキツドレール用
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。従つて温度むらを緩和
する為に従来行つていた様に在炉時間を長くする
必要がなく、かつスキツ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。
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重量％とする。 上記した如く本発明のセラミツク材料は相対理
論密度が98.0％以上で抗折力が50Kg／mm2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ツ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。そして特に繊維状炭化物を用いた試料にあつ
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ツ
ク材料にてスキツドレール耐熱台を製し、スキツ
ドを構成した例を示す。第２図は、水冷スキツド
パイプ２に敷設された耐熱合金製スキツドレール
３の上面に本発明のセラミツク材料からなる板状
の耐熱台４−１を設けてスキツドを構成し、これ
に金属片Ｓを載置するようにしたものである。ス
キツドレール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を介添させればよ
い。第３図は、本発明のセラミツク材料にてレー
ル状の耐熱台４−２を形成し、これを直接スキツ
ドパイプ２の上面に敷設し係止具６で支持してス
キツドを構成した例である。この場合、耐熱台４
−２とスキツドバイプ２との直接々触をさけるた
めに、第４図に示すように、例えばセラミツクフ
ア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ツク
材料は、抗折力が大で、しかも耐熱衝撃性に優れ
ており、かつ耐熱性に富む為にそれを例えばスキ
ツドレールそのもの、あるいはスキツドレール用
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。従つて温度むらを緩和
する為に従来行つていた様に在炉時間を長くする
必要がなく、かつスキツ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ツク材料に
よる耐熱台の使用形態を示す要部の断面図。 図中、Ｓ：被加熱材たる金属片、２：スキツド
パイプ、３：スキツドレール、４−１，４−２，
４−３：耐熱台。
第４図はそれぞれ本発明の耐熱セラミツク材料に
よる耐熱台の使用形態を示す要部の断面図。 図中、Ｓ：被加熱材たる金属片、２：スキツド
パイプ、３：スキツドレール、４−１，４−２，
４−３：耐熱台。
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重量％、残部が炭化クロムなる組成の耐熱用セ
ラミツク材料。 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
セラミツク材料。
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 JPS59107970A (ja) | 1984-06-22 |
| JPS63388B2 true 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) |
Families Citing this family (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 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5841337B2 (ja) * | 1973-06-27 | 1983-09-12 | セイコーエプソン株式会社 | 白色耐磁性時計用ケ−ス |
| 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
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59107970A (ja) | 1984-06-22 |
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