JP2001011540A - 連続熱処理用ハースロール - Google Patents

連続熱処理用ハースロール

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JP2001011540A
JP2001011540A JP18314999A JP18314999A JP2001011540A JP 2001011540 A JP2001011540 A JP 2001011540A JP 18314999 A JP18314999 A JP 18314999A JP 18314999 A JP18314999 A JP 18314999A JP 2001011540 A JP2001011540 A JP 2001011540A
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JP
Japan
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build
roll
hearth roll
heat treatment
steel sheet
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Withdrawn
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JP18314999A
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English (en)
Inventor
Teruaki Arioka
照晃 有岡
Koichi Takeuchi
孝一 武内
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特にMn系スケールの耐ビルドアップ性に優れ
た連続熱処理用ハースロールを提供する。 【解決手段】 ロール表面に形成した耐摩耗・耐熱性の
溶射層の表面から深さ30μmまでの表層域におけるC
r、Si、Ti、Al、Mg、Caの含有量を合計で1重量%以下
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐ビルドアップ性
に優れた連続熱処理用ハースロールに関する。
【0002】
【従来の技術】鋼板の熱処理は、製品の機械的特性を得
ることが主目的であるが、表面の美麗さを損なわないこ
とも重要である。
【0003】連続焼鈍炉などの連続熱処理炉で鋼板に熱
処理を施す場合、高温の酸化性あるいは還元性の雰囲気
中を通板するが、鋼板を搬送するため炉の上下に設けら
れたハースロールの表面に鋼板のスケールなどの酸化物
が付着堆積し、いわゆるビルドアップを形成する。
【0004】このビルドアップは、連続熱処理時に発生
する鋼板の表面疵の主原因であり、ハースロール上に堆
積した酸化物は鋼板がハースロール上を搬送される間に
鋼板表面に押し込まれ表面疵になると考えられている。
この表面疵の発生は鋼板の品質を低下させると共に、ハ
ースロールの手入れのため操業の停止を余儀なくするこ
ともある。
【0005】そこで、ビルドアップの発生を防止するた
め、ハースロールの材質やロール表面粗度などの観点か
ら種々の対策が提案されている。
【0006】例えば、特開平7−3425号公報には、
高融点セラミックスと低融点セラミックスで構成される
耐熱性溶射材料を溶射し、耐ピックアップ性を高めた耐
熱性部材(ハースロール)が提示されている。
【0007】特開平10−168527公報や特開平1
0−168528公報には、ロール表面に溶射あるいは
めっきを施し、ロール表面粗度を2μm以下にしたハー
スロールが開示されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、ビル
ドアップは鋼板表面のスケールがハースロールに付着・
堆積して形成されるものであるが、連続熱処理炉内の炉
温度、露点および雰囲気ガスなどの炉管理技術の向上に
より、鋼板からのFe系スケールの生成は大幅に減少し
た。しかしながら、その結果、鋼板からのMn系スケール
の生成が促進され、Mn系スケールのビルドアップが問題
となり、その対策が求められている。
【0009】上記公報などに提示された従来技術は、Fe
系スケールの耐ビルドアップ性には有効であるが、Mn系
スケールのビルドアップの防止には不十分である。
【0010】本発明の課題は、上記従来技術の問題点を
解決し、特にMn系スケールの耐ビルドアップ性に優れた
連続熱処理用ハースロールを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、Mn系スケ
ール(以下、Mn酸化物ともいう)のビルドアップに関し
て、ハースロール表層の成分に注目した種々の試験をお
こない以下の知見を得た。
【0012】A.溶射被膜に由来し、Mnより酸化しやす
い易酸化性元素であるCr、Si、Ti、Al、Mg、Caがハース
ロール表層に存在すると、鋼板からロール表面にトラッ
プされたMn系スケールと上記易酸化性元素との酸化・還
元反応が生じる。その結果、Mn酸化物が還元されて反応
性に富む金属Mnである還元Mnが生じ溶射表面にビルドア
ップが形成される。
【0013】B.ハースロール表層に存在する上記易酸
化性元素の含有量を少なくすることにより、Mn酸化物と
易酸化性元素との酸化・還元反応が抑制され、しかもロ
ール表面にトラップされたMn酸化物は容易に脱落するた
めビルドアップの形成が抑制される。
【0014】C.なお、ハースロール表層の上記易酸化
性元素の含有量を少なくすることによりFe系スケールの
ビルドアップも同様に抑制することができる。
【0015】本発明は、上記知見に基づくものであり、
その要旨は以下の通りである。 (1)連続熱処理炉内に配設されるハースロールであっ
て、ロール表面に耐摩耗・耐熱性の溶射層を有し、該溶
射層の表面から深さ30μmまでの表層域に存在するこ
とがあるCr、Si、Ti、Al、Mg、Caの含有量が合計で1.
0重量%以下であることを特徴とする連続熱処理用ハー
スロール。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明のハースロールは、ロール
表面に耐摩耗・耐熱性の溶射層を有する。耐摩耗・耐熱
性の溶射材料として、Co、Cr、Al、Ni、Mo、W などの1
種または2種以上の金属や、Al2O3 、TiO2、Cr2O3 、Zr
O2、CaO 、MgO 、Y2O3、SiO2などの1種または2種以上
のセラミックス、あるいは上記金属と上記セラミックス
とを複合したサーメットなどを用いることができる。好
ましくは、Co-Cr-Al-Ni 系の金属またはZrO2-Y2O3 系の
セラミックスあるいはCo-Cr-Al-Ni 系の金属とZrO2-Y2O
3 系のセラミックスとを複合したサーメットである。溶
射層の厚さは、特に限定しないが、通常、100〜30
0μm程度である。
【0017】本発明のハースロールは溶射層の表面から
深さ30μmまでの表層域に存在するCr、Si、Ti、Al、
Mg、Caの含有量が合計で1重量%以下である。Cr、Si、
Ti、Al、Mg、Caは、Mnより酸化しやすい易酸化性元素で
あり、その酸化物あるいは複合酸化物の炉内温度の範囲
における標準生成エネルギはMnO より低い。その為、C
r、Si、Ti、Al、Mg、Caと鋼板からハースロール表面に
トラップされたMn系スケールとの酸化・還元反応が容易
におこなわれ、Mn酸化物が還元されて反応性に富む還元
Mnが生じ、ビルドアップが形成される。上記酸化・還元
反応は、表面から深さ30μmまでの表層域に存在する
Cr、Si、Ti、Al、Mg、Caに支配される。したがって、表
面から深さ30μmまでの表層域に存在することがある
Cr、Si、Ti、Al、Mg、Caの含有量を少なくすることによ
り、上記酸化還元反応が抑制され、しかもロール表面に
トラップされたMn酸化物は容易に脱落するためビルドア
ップの形成を抑制することができる。Cr、Si、Ti、Al、
Mg、Caの含有量が合計で1重量%より大きくなると、酸
化・還元反応が進みビルドアップの形成を抑制すること
ができない。好ましくは、上記含有量が合計で0.5重
量%以下である。
【0018】なお、Fe系スケールの主成分のFeO やFe3O
4 は上記標準生成エネルギがMnO より高い。したがっ
て、上記表層域におけるCr、Si、Ti、Al、Mg、Caの含有
量が合計で1重量%以下とすることにより、Fe系スケー
ルのビルドアップも抑制することができる。
【0019】上記含有量は、ESCA(X線光電子分光
法)などで表面から深さ方向に複数箇所のそれぞれの成
分含有量を測定して平均値を求め、それぞれの成分の平
均値を合計して求めることができる。
【0020】本発明のハースロールにおける耐摩耗・耐
熱性の溶射層の形成方法としては、特に限定しないが、
例えば、高速ガス溶射法、爆発溶射法、プラズマ溶射法
等を適用し、金属粉末やセラミックス粉末あるいは金属
粉末とセラミックス粉末とを複合したサーメットの溶射
をおこなうことができる。特に、プラズマ溶射法は、高
融点材料の溶射が可能であり望ましい。
【0021】溶射層の表層域におけるCr、Si、Ti、Al、
Mg、Caの含有量の調整は、溶射粉末の組成を深さ方向に
変化させて溶射する傾斜溶射法で行うことができる。す
なわち、表層域では、Cr、Si、Ti、Al、Mg、Caの含有量
を減少させた溶射粉末を用いて溶射をおこなう。
【0022】なお、連続熱処理炉内の炉温度、露点およ
び雰囲気ガスなどの炉条件を適正化するとともに、本発
明のハースロールを用いることにより、Fe系スケールと
Mn系スケールのビルドアップを効果的に抑制することが
できる。
【0023】なお、連続熱処理炉として、連続焼鈍炉や
溶融めっきラインの入側熱処理炉等を例示することがで
きる。
【0024】
【実施例】Coを主成分とするCo-Cr-Al-Ni 系の金属粉
末、ZrO2を主成分とするZrO2-Y2O3系のセラミックス粉
末、前記金属粉末と前記セラミックス粉末とを複合した
サーメットをそれぞれArガス式のプラズマ溶射法で直
径が215mmで幅が300mmのSUS310S製ロ
ールの表面に溶射し、厚さ200μm程度の溶射層を形
成した合計60本のテスト用ハースロール(以下、テス
トロールという)を製作した。なお、サーメット溶射で
は、溶射層の下層(厚さ100μm)は金属粉末を、上
層(厚さ100μm)はセラミック粉末を溶射した。
【0025】溶射中に溶射粉末の組成を変化させて深さ
方向の成分調整をおこなう傾斜溶射法により、溶射膜表
層のCr、Si、Ti、Al、Mg、Caの含有量を調整した。すな
わち、表層域の溶射の際には、金属粉末の溶射の場合に
は、Cr、Alの含有量を減少させ、Co含有量を増加させた
粉末を、また、セラミックス粉末の溶射の場合には、C
r、Si、Ti、Al、Mg、Caの各酸化物の含有量を減少さ
せ、ZrO2含有量を増加させた粉末を用いた。
【0026】溶射層の表面から深さ30μmまでの表層
域の成分分析はESCAを用いて実施した。深さ方向に
等間隔で10箇所のそれぞれの成分含有量を測定して平
均値を求め、その平均値を加算した。
【0027】次いで、上記ハースロールを熱処理炉を模
擬した試験設備に取り付け、耐ビルドアップ性を評価し
た。
【0028】図1は、試験方法を示す試験設備の概要図
であり、符号1はテストロール、2は鋼板、3はヒータ
を示す。図1に示すように、試験は、鋼板2をテストロ
ール1、1に巻き付かせた状態で鋼板を走行させ、テス
トロール表面に付着するビルドアップの発生度合いを評
価する方法で実施した。試験は、厚0.7mm×幅15
0mmの炭素鋼冷延鋼板を用いた。炉温800℃、露点
(−) 40℃、雰囲気組成N2 −5%H2 の条件を保持
しながら鋼板を速度50mpmで1時間走行させた後、
加熱と走行を停止させ雰囲気(窒素+水素)中で自然放
冷させ、ロール表面に生成したビルドアップ個数を測定
した。なお、ビルドアップ個数が5個/cm2 未満を○
で、5個/cm2 以上を×で評価し、○を合格とした。
【0029】表1〜表3に溶射条件とビルドアップ個数
の測定結果を示す。なお、表1は溶射材料にCo-Cr-Al-N
i 系の金属粉末を用いた場合、表2はZrO2-Y2O3 系のセ
ラミックス粉末を用いた場合、表3はサーメット粉末を
用いた場合である。
【0030】
【表1】
【0031】
【表2】
【0032】
【表3】
【0033】表1〜3に示すように、表面から深さ30
μmの間の領域におけるCr、Si、Ti、Al、Mg、Caの含有
量が低いほどビルドアップ個数は減少した。前記含有量
が合計で1重量%以下であるNo.A1〜A3、A6〜
A8、A11〜A13、B1〜B3、B6〜B8、B1
1〜B13、B16〜B18、B21〜B23、B26
〜B28、B31〜B33、B36〜B38、C1〜C
3の本発明例はビルドアップ個数が5個/cm2 未満で
良好であった。特に、含有量が0.5重量%以下である
No.A1、A2、A6、A7、A11、A12、B
1、B2、B6、B7、B11、B12、B16、B1
7、B21、B22、B26、B27、B31、B3
2、B36、B37、C1、C2の本発明例はビルドア
ップ個数が2.5個/cm2 未満で極めて良好であっ
た。一方、No.A4、A5、A9、A10、A14、
A15、B4、B5、B9、B10、B14、B15、
B19、B20、B24、B25、B29、B30、B
34、B35、B39、B40、C4、C5の比較例は
ビルドアップ個数が7個/cm2 以上で不良であった。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、Fe系スケールのビルト
アップとともに、従来困難であったMn系スケールのビル
ドアップを大幅に減少させることができる。したがっ
て、ハースロール手入回数が減少して操業能率が向上す
るとともに、鋼板品質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】試験方法を示す試験設備の概要図である。
【符号の説明】
1:テストロール、 2:鋼板、 3:ヒータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4K031 AA02 AA04 AA08 AB05 AB08 CB21 CB31 CB41 DA01 DA04 DA06 4K034 AA06 AA16 BA04 CA05 DB02 DB04 EB03 EB08 EC03 EC06 EC07 4K043 AA01 DA05 GA07

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 連続熱処理炉内に配設されるハースロー
    ルであって、ロール表面に耐摩耗・耐熱性の溶射層を有
    し、該溶射層の表面から深さ30μmまでの表層域に存
    在することがあるCr、Si、Ti、Al、Mg、Caの含有量が合
    計で1.0重量%以下であることを特徴とする連続熱処
    理用ハースロール。
JP18314999A 1999-06-29 1999-06-29 連続熱処理用ハースロール Withdrawn JP2001011540A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Effective date: 20060905