JP2007092180A - Method for restraining buildup on roller for carrying high temperature material - Google Patents

Method for restraining buildup on roller for carrying high temperature material Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for restraining the buildup on a roller for carrying a high temperature material, excellent in an effective buildup resistance, even in the case of use under high temperature atmosphere, such as in the heat treatment furnace. <P>SOLUTION: When the high temperature material is carried with the rollers for carrying the high temperature material constituted of the uppermost surface with metal-carbide composite film, composed of 20-70 vol% carbide and the balance metal on the basic material surface disposed in the heat treatment furnace; the buildup formed on a scale is restrained by detaching metallic oxide existent in the scale generated on the metal-carbide combined film to detach the scale. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、高温の材料、特に金属材料を搬送するのに好適な搬送用ローラのビルドアップ抑制方法に関する。   The present invention relates to a method for suppressing buildup of a conveying roller suitable for conveying a high-temperature material, particularly a metal material.

熱間での継目無鋼管の製造など、金属材料の熱間加工においては、熱処理炉などで高温に加熱した加工用素材や製品(以下、高温材と総称する)の搬送には、ローラコンベアなどのようにローラを利用して搬送される場合が多い。熱処理炉の炉内などの高温環境においても同様である。   In the hot working of metal materials such as the production of seamless steel pipes in the hot state, a roller conveyor or the like is used to transport processing materials and products (hereinafter collectively referred to as high temperature materials) heated to a high temperature in a heat treatment furnace. In many cases, it is conveyed using a roller. The same applies to a high temperature environment such as the inside of a heat treatment furnace.

これらの高温材のローラによる搬送に際し、高温材と搬送用ローラとの間でスリップなどが生じると、高温材と搬送用ローラとの間で焼き付きが生じ、その際、高温材からの剥離物やその酸化物が両者の表面に局部的に付着する。これらの付着物(以下単にビルドアップという)が原因となって、搬送している高温材表面に押込み疵が発生し、製品の表面品質や歩留まりを低下させるという問題があった。   When a slip or the like occurs between the high temperature material and the conveyance roller during conveyance by the high temperature material roller, seizure occurs between the high temperature material and the conveyance roller. The oxide adheres locally to both surfaces. Due to these deposits (hereinafter simply referred to as build-up), there is a problem that indentation flaws are generated on the surface of the high-temperature material being conveyed, and the surface quality and yield of the product are lowered.

このような不良を抑制するために、搬送用ローラの材質を、例えばCr、Ni合金鋼などの耐焼き付き性に優れたものとする方法が従来から行われているが、このような方法では必ずしも十分な効果が得られていない。   In order to suppress such a defect, a method of making the material of the conveying roller excellent in seizure resistance such as Cr, Ni alloy steel has been conventionally performed. A sufficient effect is not obtained.

特許文献1には、高温材の1種である熱間材の搬送に際して熱間材とローラとの2面間に凝着が発生しない、耐摩耗性と耐焼き付き性に優れた熱間搬送ローラの製造方法が提案されている。これは、ローラ母材の表面に、3Cr−1Ni−Fe系合金にNbCを30〜50体積%含有させた耐熱材料を肉盛り溶接し、次いで、COガスを含む酸化性雰囲気中で熱処理して、その表面に強固な酸化スケール皮膜を付与することを特徴とするものである。   Patent Document 1 discloses a hot conveying roller excellent in wear resistance and seizure resistance, in which no adhesion occurs between two surfaces of the hot material and the roller when conveying the hot material, which is one type of high temperature material. The manufacturing method of this is proposed. This is because the surface of the roller base material is weld-welded with a heat-resistant material containing 30-50% by volume of NbC in a 3Cr-1Ni-Fe-based alloy, and then heat-treated in an oxidizing atmosphere containing CO gas. , A strong oxide scale film is imparted to the surface.

また、特許文献2には、母材表面に、体積比で20〜70%のニオブ炭化物粒子を含む金属−炭化物複合皮膜と、該皮膜の最表面に形成させた酸化物皮膜とからなる二層皮膜を有することを特徴とする、熱間工具の焼付き防止技術が開示されている。
特許第2511596号公報 特開平6−315704号公報
Patent Document 2 discloses a two-layer structure comprising a metal-carbide composite film containing 20 to 70% niobium carbide particles by volume on the surface of a base material and an oxide film formed on the outermost surface of the film. A technique for preventing seizure of a hot tool characterized by having a film is disclosed.
Japanese Patent No. 2511596 JP-A-6-315704

特許文献1で提案された技術は、ローラ表面に肉盛溶接を施し、さらにその表面に強固な酸化スケールを備えさせることにより、焼付きを防止しようとするものである。しかしながら、ローラ表面には搬送中の材料から絶えず衝撃が加えられる。ローラ表面の酸化スケールが、これらの度重なる衝撃等により脱落すると、その部分に焼付きが発生する。このため、長期にわたりビルドアップのない良好な搬送を行うことが困難になる場合が生じるという問題がある。また、上記従来発明には、熱処理炉内のような、通常800〜1100℃、場合によっては、1200℃前後に達する高温雰囲気中で使用されるローラの耐ビルドアップ性に関する記載もない。   The technique proposed in Patent Document 1 intends to prevent seizure by performing build-up welding on the roller surface and further providing a strong oxide scale on the surface. However, the roller surface is constantly impacted by the material being conveyed. When the oxide scale on the roller surface falls off due to repeated impacts or the like, seizure occurs at that portion. For this reason, there exists a problem that it may become difficult to perform good conveyance without build-up for a long time. In addition, the above-described conventional invention does not include a description regarding the build-up resistance of a roller used in a high-temperature atmosphere that normally reaches 800 to 1100 ° C., and in some cases, around 1200 ° C. as in a heat treatment furnace.

特許文献2に記載の技術は、高面圧下で使用される熱間圧延工具に関するものであり、これは搬送用ローラとは異なる。工具使用初期には酸化皮膜、圧延により酸化皮膜が剥がれた後は肉盛り母材の炭化物により焼付きを防止している。特許文献2は焼き付かせないことを目的としているだけである。   The technique described in Patent Document 2 relates to a hot rolling tool used under a high surface pressure, which is different from a conveying roller. In the initial stage of use of the tool, after the oxide film is peeled off by rolling, the seizure is prevented by the carbide of the build-up base material. Patent Document 2 is only intended not to burn.

ここに、本発明の課題は、高温材を搬送するローラの耐ビルドアップ性を向上させ、搬送する高温材への押込み疵発生を防止することができる高温材搬送用ローラのビルドアップ抑制方法を提供することである。   The object of the present invention is to improve the build-up resistance of a roller for conveying a high-temperature material and to prevent build-up of a high-temperature material conveyance roller that can prevent indentation of the high-temperature material to be conveyed. Is to provide.

さらに本発明の具体的課題は、特に熱処理炉内のような高温雰囲気中での使用に際しても耐ビルドアップ性を向上させ、押込み疵発生の防止に有効な高温材搬送用ローラのビルドアップ抑制方法を提供することである。   Furthermore, a specific problem of the present invention is to improve build-up resistance even when used in a high-temperature atmosphere such as in a heat treatment furnace and to prevent build-up of a high-temperature material conveying roller effective in preventing indentation flaws. Is to provide.

本発明者らは、特に熱処理炉内のような、ときには1200℃前後にも達する高温雰囲気中でのローラによる搬送に際しても有効なビルドアップ防止方法を種々研究した結果、以下の知見を得た。   As a result of various researches on build-up prevention methods that are effective even when transported by rollers in a high-temperature atmosphere that sometimes reaches about 1200 ° C., such as in a heat treatment furnace, the present inventors have obtained the following knowledge.

a.従来のビルドアップ防止方法は、高温材と搬送用ローラとの間での焼き付き防止、凝着防止に重点をおいてきた。そのために、搬送用ローラ表面の酸化スケールによる熱間潤滑作用の活用、向上を指向してきたが、この防止方法は、ビルドアップによる押込み疵発生の抑制に限界がある。つまり、従来は、例えば、熱間潤滑作用のある酸化スケールを強固にして剥離しにくくすることに重点を置いてきたが、長期間の使用により酸化スケールが薄くなったり、衝撃により剥離してしまい、ビルドアップを抑制することはできなかった。   a. Conventional buildup prevention methods have focused on preventing seizure and adhesion between the high temperature material and the conveying roller. For this reason, it has been aimed at utilizing and improving the hot lubrication action by the oxide scale on the surface of the conveying roller, but this prevention method has a limit in suppressing the occurrence of indentation flaws due to build-up. In other words, in the past, emphasis has been placed on, for example, strengthening the oxide scale that has a hot lubrication effect and making it difficult to peel off. However, the oxide scale becomes thinner or peels off due to impact after a long period of use. The build-up could not be suppressed.

b.そこで、発想を変えて、搬送中の高温材の表面における押込み疵発生を有効に抑制するには、ローラ表面でのスケールの密着性を弱め、むしろ剥離性を高めればよいことに着目した。仮に高温材のスケールがローラに溶着した場合でも、そのようなスケールが今度は、ローラのスケールと共にローラ表面から容易に剥がれるようにすることにより、ビルドアップを防止し、搬送する高温材の押込み疵等の表面疵の発生を有効に抑制することができる。   b. Therefore, in order to change the idea and effectively suppress the occurrence of indentation flaws on the surface of the high-temperature material being conveyed, the inventors focused on reducing the adhesion of the scale on the roller surface and improving the peelability. Even if the scale of the high-temperature material is welded to the roller, such a scale is now easily peeled off from the roller surface together with the roller scale, thereby preventing build-up and pushing the high-temperature material to be conveyed. It is possible to effectively suppress the occurrence of surface flaws.

c.ここに、ローラ表面での上記スケールの剥離性を高めるには、搬送用ローラの母材表面に、スケール密着性を低下させる耐酸化性の低い炭化物が分散した金属−炭化物複合皮膜(以下、単に「複合皮膜」とも記す)を備えさせるのが有効であることを見出した。   c. Here, in order to improve the peelability of the scale on the roller surface, a metal-carbide composite film (hereinafter simply referred to as a low-oxidation-resistant carbide that reduces scale adhesion) is dispersed on the base material surface of the transport roller. It has been found that it is effective to provide a "composite film".

複合皮膜を構成する炭化物としては、耐酸化性の低い炭化物、特に、ニオブ炭化物、タングステン炭化物、チタニウム炭化物、バナジウム炭化物、クロム炭化物などが好適である。   As the carbide constituting the composite film, a carbide having low oxidation resistance, particularly niobium carbide, tungsten carbide, titanium carbide, vanadium carbide, chromium carbide and the like are suitable.

d.ローラ表層の複合皮膜表面に粒子状で分散しているこれらの炭化物は、その表面から容易に剥離する。従って、仮に複合皮膜表面に高温材のスケールが溶着したとしても、複合皮膜表面からの炭化物の剥離作用により、そのような溶着物は容易にローラ表面から剥離することになる。また、ローラ表面に炭化物粒子が多数存在することにより、スケールが溶着しやすいマトリックス金属の面積が減少する。   d. These carbides dispersed in the form of particles on the surface of the composite film on the roller surface layer are easily peeled off from the surface. Therefore, even if the scale of the high-temperature material is welded to the surface of the composite film, such a welded material is easily peeled off from the roller surface due to the peeling action of the carbide from the surface of the composite film. In addition, the presence of a large number of carbide particles on the roller surface reduces the area of the matrix metal where the scale is easily welded.

これらのことから、上記炭化物を適量含有する複合皮膜を備えたローラにおいては、従来のようにスケールが強固に溶着することがなく、従来技術とは異なる考えに基づく高温材搬送用ローラが実現できる。   For these reasons, in a roller provided with a composite coating containing an appropriate amount of the above-mentioned carbide, the scale does not weld firmly as in the prior art, and a high-temperature material conveying roller based on a different idea from the prior art can be realized. .

e.上記マトリックス金属としては種々の合金鋼を用いることができるが、スケールとの反応性が低い金属を用いれば耐ビルドアップ性の改善に対してさらに有効である。例えばハステロイなどのNi基合金で生じる酸化スケールは、Fe系のスケールに対する反応性が低い。従ってマトリックス金属としてNi基合金を用いれば、ローラ表面におけるスケール密着性をより弱いものとすることができる。   e. Although various alloy steels can be used as the matrix metal, the use of a metal having low reactivity with the scale is more effective for improving the build-up resistance. For example, an oxide scale generated in a Ni-based alloy such as Hastelloy has a low reactivity with an Fe-based scale. Therefore, if a Ni-based alloy is used as the matrix metal, the scale adhesion on the roller surface can be made weaker.

搬送用ローラの母材表面にこのような性質を有する複合皮膜を備えさせることにより、継目無鋼管用素材などの高温材のスケールが搬送ローラ表面に溶着しビルドアップが生じたとしても、それが成長する前に剥離、脱落するので、ビルドアップが大きく成長することがない。これにより、表面疵を発生させることなく、長期間にわたって高温材の搬送をおこなうことができる。   By providing a composite film having such properties on the surface of the base material of the transport roller, even if a scale of a high-temperature material such as a seamless steel pipe material is welded to the surface of the transport roller and build-up occurs, Since it peels off before it grows, the build-up does not grow greatly. Thereby, a high temperature material can be conveyed over a long period of time without generating surface flaws.

以下に、本発明者らがこれらの知見を得るに至った実験内容を説明する。
図1は、熱処理炉内でローラコンベアなどにより高温材を搬送する際に、搬送用ローラでのビルドアップの発生を模擬する回転摩擦圧着試験機の構成を示す断面模式図である。図1において、符号1 および1bは円柱または角柱状の試験材、符号2および2bは試験材1の端面にある複合皮膜、符号3は炭素鋼の丸棒、符号4は加熱室、符号5は高周波加熱用のコイル、符号6は雰囲気ガス送給口、符号7は雰囲気ガス排出口、符号8は顕微鏡である。試験材1は搬送用ローラを模擬し、丸棒3は被搬送材である高温材を模擬するものである。
Below, the experiment content that the present inventors have obtained these findings will be described.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a rotary friction pressure bonding tester that simulates the occurrence of build-up on a transfer roller when a high temperature material is transferred by a roller conveyor or the like in a heat treatment furnace. In FIG. 1, reference numerals 1 and 1b are cylindrical or prismatic test materials, reference numerals 2 and 2b are composite coatings on the end face of the test material 1, reference numeral 3 is a carbon steel round bar, reference numeral 4 is a heating chamber, reference numeral 5 is A coil for high-frequency heating, reference numeral 6 is an atmospheric gas supply port, reference numeral 7 is an atmospheric gas discharge port, and reference numeral 8 is a microscope. The test material 1 simulates a conveying roller, and the round bar 3 simulates a high-temperature material that is a material to be conveyed.

図1に示すように、試験材1は加熱室4の中で位置Aに配置される。当初、丸棒3は、図1に示すように、試験材1の上方の待機位置にある。丸棒3は試験材1の上方で上下方向に移動可能、かつ、その軸心を回転軸として自転可能に保持される。   As shown in FIG. 1, the test material 1 is arranged at a position A in the heating chamber 4. Initially, the round bar 3 is in a standby position above the test material 1 as shown in FIG. The round bar 3 is movable above and below the test material 1 and is held so as to be able to rotate about its axis as a rotation axis.

最初に高周波加熱用コイル5に通電して試験材1と丸棒3を試験温度に加熱する。次いで丸棒3を回転させつつ一定の荷重Pを負荷し、その端面を試験材1の複合皮膜2の表面に圧接し、一定時間回転させた後、丸棒3を上方の待機位置に移動させる。これを1回の圧接作業とする。このような圧接作業を300回施した後、試験材1を顕微鏡観察位置(図1では符号Bで示す)に移動し、複合皮膜2bの表面を顕微鏡8で観察してビルドアップと摩耗の発生状況を調査する。加熱室4内の雰囲気は実際の生産ラインの熱処理炉と同じ組成のガス(組成:6%CO−20%HS−N残部)を供給する。 First, the high frequency heating coil 5 is energized to heat the test material 1 and the round bar 3 to the test temperature. Next, a constant load P is applied while rotating the round bar 3, its end face is pressed against the surface of the composite coating 2 of the test material 1, and after rotating for a certain time, the round bar 3 is moved to the upper standby position. . This is one pressing operation. After such pressure welding operation is performed 300 times, the test material 1 is moved to the microscope observation position (indicated by symbol B in FIG. 1), and the surface of the composite coating 2b is observed with the microscope 8 to generate buildup and wear. Investigate the situation. The atmosphere in the heating chamber 4 supplies a gas having the same composition as the heat treatment furnace of the actual production line (composition: 6% CO 2 -20% H 2 S—N 2 remainder).

試験材1の母材の材質はJIS−G5122 SCH22とした。寸法は、直径20mm、長さ50mmであった。複合皮膜2にはマトリックス金属として、ハステロイC276(主としてMo:16質量%、Cr:15質量%、W:4質量%、残部はNi)、ステライト21(主としてCr:27質量%、Mo:5質量%、Ni:3質量%、残部はCo)、JIS−G3214 SUS410(主としてCr:13質量%、残部はFe)などを用いた。炭化物としてはNbC、Crなどを用いた。 The base material of the test material 1 was JIS-G5122 SCH22. The dimensions were 20 mm in diameter and 50 mm in length. In the composite film 2, as a matrix metal, Hastelloy C276 (mainly Mo: 16% by mass, Cr: 15% by mass, W: 4% by mass, balance is Ni), Stellite 21 (mainly Cr: 27% by mass, Mo: 5% by mass) %, Ni: 3% by mass, the balance being Co), JIS-G3214 SUS410 (mainly Cr: 13% by mass, the balance being Fe) and the like. NbC, Cr 3 C 2 or the like was used as the carbide.

各成分を種々の割合で混合したこれらの粉末を、上記電極と母材との間に発生させたプラズマ中に送給していわゆるプラズマ粉体肉盛法を行い、上記混合粉末を母材表面に肉盛して試験材1の端面に複合皮膜を備えさせた。複合皮膜の厚さは3mmとした。   These powders, in which various components are mixed in various proportions, are fed into the plasma generated between the electrode and the base material to perform a so-called plasma powder overlaying method. The composite film was provided on the end face of the test material 1. The thickness of the composite film was 3 mm.

また従来例として、JIS−G5122 に規定される耐熱鋳鋼材であるSCH22(主としてCr:25質量%、Ni:20質量%、残部はFe)製の試験材を準備し、その性能も併せて評価した。このSCH22試験材は複合皮膜を有さないものであった。   In addition, as a conventional example, a test material made of SCH22 (mainly Cr: 25% by mass, Ni: 20% by mass, the balance being Fe), which is a heat-resistant cast steel material defined in JIS-G5122, is prepared, and its performance is also evaluated. did. This SCH22 test material did not have a composite film.

丸棒(直径:20mm、長さ:50mm)3の材質はJIS−G4051 S20C(C:0.20%)炭素鋼であった。
試験温度は1050℃、丸棒3に負荷した試験荷重Pは0.98kN(圧接応力は3.1MPa)、回転数は5rpm、1回の圧接作業における圧接時間は6秒とした。
The material of the round bar (diameter: 20 mm, length: 50 mm) 3 was JIS-G4051 S20C (C: 0.20%) carbon steel.
The test temperature was 1050 ° C., the test load P applied to the round bar 3 was 0.98 kN (pressure welding stress was 3.1 MPa), the rotation speed was 5 rpm, and the pressure welding time in one pressure welding operation was 6 seconds.

すなわち、上記試験温度に1h保持→上記試験荷重Pでの回転荷重負荷(6sec、5rpm)→無負荷(99sec)→(上記回転荷重負荷→無負荷を100回繰り返し)→丸棒3の取り替え、の各サイクルを計3セット(負荷→無し負荷合計300回)繰り返した。   That is, hold at the test temperature for 1 h → rotational load load at the test load P (6 sec, 5 rpm) → no load (99 sec) → (the above rotary load load → no load is repeated 100 times) → replacement of the round bar 3, Each cycle was repeated for a total of 3 sets (load → no load total 300 times).

回転摩擦圧着試験後の試験材の端面の観察結果を表1に示す。
表1の評価結果において、目視評価にてビルドアップ欄の◎印はビルドアップ全く無く、特に良好、○印はビルドアップ微小で良好、△印はビルドアップあるが従来より少なく合格、×印はビルドアップ従来以上で不合格であることを意味する。
Table 1 shows the observation results of the end face of the test material after the rotary frictional pressure bonding test.
In the evaluation results of Table 1, the ◎ mark in the build-up column in the visual evaluation shows no build-up at all, particularly good, ○ indicates a fine build-up is fine, △ indicates a build-up, but passes less than before, x indicates It means that it is unsuccessful in the build-up more than before.

また、摩耗欄の◎印は摩耗最小で特に良好、○印は摩耗量小で良好、△印は摩耗量中で合格、×印は摩耗量大で不合格であることを意味し、総合欄の◎印は特に良好、○印は良好、△印は合格、×印は不合格であることを意味する。   In the wear column, ◎ indicates that wear is particularly good with minimum wear, ○ indicates that the wear is small and good, Δ indicates that the wear is acceptable, and X indicates that the wear is large and is not acceptable. A mark of 特 に means particularly good, a mark of ○ means good, a mark of Δ means pass, and a mark of x means fail.

Figure 2007092180
Figure 2007092180

表1に示すように、複合皮膜を有さない従来のSCH22では圧接試験面でのビルドアップ発生が著しかった。複合皮膜を備えた試験材ではビルドアップの発生が大幅に改善された。特に炭化物をNbCとし、マトリックス金属をハステロイとした複合皮膜を備えた場合(A3)では特に優れた耐ビルドアップ性を示した。   As shown in Table 1, in the conventional SCH22 having no composite film, build-up occurrence on the pressure contact test surface was remarkable. In the test material with the composite film, the occurrence of build-up was greatly improved. In particular, when a composite film having carbides of NbC and a matrix metal of Hastelloy was provided (A3), particularly excellent build-up resistance was exhibited.

次いで、複合皮膜に含有される炭化物の量の影響について調査した。マトリックス金属はハステロイC276、炭化物はNbCとし、NbCの含有率を種々変更してプラズマ粉体肉盛り法により種々の組成の複合皮膜を有する試験材を作成した。複合皮膜の厚さ、圧接試験条件および試験結果の評価方法は前記実験と同一にした。   Next, the influence of the amount of carbide contained in the composite film was investigated. A test material having composite coatings of various compositions was prepared by plasma powder overlaying method, with the matrix metal being Hastelloy C276 and the carbide being NbC, with various contents of NbC being varied. The thickness of the composite film, the pressure contact test conditions, and the evaluation method of the test results were the same as in the above experiment.

回転摩擦圧着試験後の試験材の端面の観察結果を表2に示す。表2の評価結果欄の記号の意味は表1と同様である。   Table 2 shows the observation results of the end face of the test material after the rotary frictional pressure bonding test. The meanings of symbols in the evaluation result column in Table 2 are the same as those in Table 1.

Figure 2007092180
Figure 2007092180

表2に示すように、複合皮膜がNbCを含有しないものである場合(試験番号B1)はビルドアップの発生が著しく、回転摩擦圧接回数が200回に達した時点で試験を中止した。また、複合皮膜のNbC含有量が20体積%に満たない場合には、ビルドアップ防止効果が不十分であった。NbC含有量が20体積%以上である場合にビルドアップ防止効果があり、30体積%以上であればその効果は著しい。また、NbCの含有量を過度に増すと摩耗が著しくなる。従ってNbCの含有量には上限を設ける必要があることがわかる。他の炭化物が及ぼす影響についても同様の傾向が認められた。   As shown in Table 2, when the composite film did not contain NbC (test number B1), build-up occurred remarkably, and the test was stopped when the number of rotational friction welding reached 200 times. Further, when the NbC content of the composite film was less than 20% by volume, the buildup prevention effect was insufficient. When the NbC content is 20% by volume or more, there is a build-up prevention effect, and when it is 30% by volume or more, the effect is remarkable. Further, when the content of NbC is excessively increased, wear becomes remarkable. Therefore, it is understood that an upper limit needs to be provided for the NbC content. A similar trend was observed for the effects of other carbides.

本発明はこれらの知見を基にして完成されたものであり、その要旨は、下記(1)〜(4)に記載の高温材搬送用ローラのビルドアップ抑制方法にある。
(1)熱処理炉内に配置された、母材表面に、炭化物を体積比で20〜70%含有し、残部が金属からなる金属−炭化物複合皮膜を有し、この金属−炭化物複合皮膜が最表面を構成する高温材搬送用ローラによって高温材を搬送する際に、金属−炭化物複合皮膜の上に生成するスケールを剥離させることによって、このスケールの上に形成されるビルドアップを抑制することを特徴とする高温材搬送用ローラのビルドアップ抑制方法。
The present invention has been completed on the basis of these findings, and the gist thereof is a method for suppressing build-up of a high-temperature material conveying roller described in (1) to (4) below.
(1) A metal-carbide composite coating containing 20 to 70% by volume of carbides on the surface of a base material disposed in a heat treatment furnace, the balance being made of metal, is the metal-carbide composite coating. When high temperature material is conveyed by the high temperature material conveyance roller constituting the surface, the build-up formed on this scale is suppressed by peeling off the scale generated on the metal-carbide composite film. A method for suppressing buildup of a roller for conveying a high-temperature material, which is characterized.

(2)上記スケールは、このスケールに存在する金属酸化物が剥離することにより剥離する上記(1)に記載の高温材搬送用ローラのビルドアップ抑制方法。
(3)上記炭化物がニオブ炭化物、タングステン炭化物、チタニウム炭化物、バナジウム炭化物およびクロム炭化物からなる群の内の1種または2種以上の炭化物からなるものであることを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の高温材搬送用ローラのビルドアップ抑制方法。
(2) The method for suppressing build-up of the high-temperature material conveying roller according to (1), wherein the scale is peeled off when a metal oxide existing on the scale is peeled off.
(3) The above (1) or (1), wherein the carbide is made of one or more carbides selected from the group consisting of niobium carbide, tungsten carbide, titanium carbide, vanadium carbide and chromium carbide. The buildup suppression method of the high temperature material conveyance roller as described in 2).

(4)上記金属が、Ni基合金、Co基合金およびステンレス鋼の内のいずれかのものであることを特徴とする上記(1)から(3)までのいずれかに記載の高温材搬送用ローラのビルドアップ抑制方法。   (4) For transporting a high-temperature material according to any one of (1) to (3) above, wherein the metal is any one of a Ni-based alloy, a Co-based alloy, and stainless steel. Roller build-up suppression method.

本発明に係る高温材搬送用ローラのビルドアップ抑制方法によれば、熱処理炉の炉内のような高温環境下で高温材を搬送しても長期間にわたりビルドアップが生じず、搬送材への押込み疵が発生することがない。またローラの耐久性も優れている。従って、熱間加工製品の品質向上、歩留まり向上に加えて、搬送ローラの寿命延長による製造コスト低減などに大きく寄与するので、その効果は著しい。   According to the build-up suppressing method for a high-temperature material conveyance roller according to the present invention, build-up does not occur over a long period of time even when a high-temperature material is conveyed in a high-temperature environment such as in a furnace of a heat treatment furnace. No indentation occurs. Also, the durability of the roller is excellent. Therefore, in addition to improving the quality and yield of hot-worked products, it greatly contributes to reducing the manufacturing cost by extending the life of the conveying roller, and the effect is remarkable.

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本発明で用いる高温材搬送用ローラは、ローラ母材鋼の表面に、マトリックス金属中に体積比で20〜70%の炭化物を含む金属−炭化物複合皮膜を有する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
The roller for conveying a high-temperature material used in the present invention has a metal-carbide composite film containing 20 to 70% of carbide in a volume ratio in a matrix metal on the surface of the roller base steel.

マトリックス金属としては、高温強度と靱性を併せて有する金属が望ましく、このような特性を備えたFe基合金、Ni基合金、Co基合金等を用いるのが望ましい。熱処理炉の炉内のようにときには1200℃という高温にも達することがある高温環境で使用される場合には、耐摩耗性、耐酸化性および耐焼き付き性に特に優れたものが望ましい。この意味から、使用環境が厳しい場合にはNi基合金やCo基合金を用いるのが望ましい。   As the matrix metal, a metal having both high-temperature strength and toughness is desirable, and it is desirable to use an Fe-based alloy, Ni-based alloy, Co-based alloy or the like having such characteristics. When used in a high temperature environment that sometimes reaches as high as 1200 ° C. as in a furnace of a heat treatment furnace, those that are particularly excellent in wear resistance, oxidation resistance, and seizure resistance are desirable. In this sense, it is desirable to use a Ni-based alloy or a Co-based alloy when the usage environment is severe.

Fe基合金であれば例えばマルテンサイト系ステンレス鋼やオーステナイト系ステンレス鋼などが好適である。Ni基合金としてはハステロイ、Co基合金としてはステライトなどが好適である。   For example, martensitic stainless steel or austenitic stainless steel is suitable for an Fe-based alloy. Hastelloy is preferred as the Ni-based alloy, and stellite as the Co-based alloy.

Ni基合金から生じる酸化スケールはFe基合金から生じるスケールに対する反応性が低い。このことから、マトリックス金属をNi基合金とすることにより、より一層スケールが溶着しにくく、耐ビルドアップ性に優れた高温材搬送用ローラを得ることができる。   The oxide scale generated from the Ni-based alloy has low reactivity with the scale generated from the Fe-based alloy. For this reason, by using a Ni-based alloy as the matrix metal, it is possible to obtain a high-temperature material conveying roller that is more difficult to be scale-welded and has excellent build-up resistance.

複合皮膜を構成する炭化物としては、耐酸化性が低い酸化物が望ましい。この意味から、炭化物としては、ニオブ炭化物、タングステン炭化物、チタニウム炭化物、バナジウム炭化物およびクロム炭化物からなる群の内の1種または2種以上の粒子からなるものが望ましい。   As the carbide constituting the composite film, an oxide having low oxidation resistance is desirable. In this sense, the carbide is preferably composed of one or more particles in the group consisting of niobium carbide, tungsten carbide, titanium carbide, vanadium carbide and chromium carbide.

炭化物の含有量は、搬送用ローラ表面でのスケールの剥離性を高めるために、複合皮膜に対する体積比で20%以上とする。望ましくは30体積%以上である。他方、炭化物の含有量が70体積%を超えると耐ビルドアップ性向上作用が飽和するうえ、マトリックス金属の比率が低下して炭化物の保持力が低下し、複合皮膜の形成が困難となる。これを避けるために複合皮膜における炭化物の含有量は70体積%以下とする。   The carbide content is set to 20% or more by volume ratio with respect to the composite film in order to improve the scale peelability on the surface of the conveying roller. Desirably, it is 30 volume% or more. On the other hand, if the carbide content exceeds 70% by volume, the build-up resistance improving effect is saturated, the ratio of the matrix metal is lowered, the carbide holding power is lowered, and the formation of the composite film becomes difficult. In order to avoid this, the carbide content in the composite film is 70% by volume or less.

炭化物の大きさは特に限定するものではないが、マトリックス中に均一に分散させるのに有効であることから、炭化物粒子の平均直径で70μm〜150μmの範囲のものとするのが望ましい。   The size of the carbide is not particularly limited, but it is effective to uniformly disperse in the matrix. Therefore, it is desirable that the average diameter of the carbide particles is in the range of 70 μm to 150 μm.

複合皮膜の厚さは特に限定するものではないが、常温から高温におよぶ範囲で十分な表面強度を確保するためには0.5mm以上の厚みを有することが好ましい。
本発明で用いる高温材搬送用ローラの母材としては、従来から搬送用ローラとして使用されている公知の鋼を使用できる。特に高温の炉内(高温雰囲気中)で使用する場合は、繰り返し熱応力による変形や、クラックの進展による割損などが生じないことが必要であり、被加工材の温度や変形抵抗、使用条件等を考慮して、適宜選択すればよい。
The thickness of the composite film is not particularly limited, but preferably has a thickness of 0.5 mm or more in order to ensure sufficient surface strength in the range from room temperature to high temperature.
As the base material of the high-temperature material conveying roller used in the present invention, known steel that has been conventionally used as a conveying roller can be used. In particular, when used in a high-temperature furnace (in a high-temperature atmosphere), it is necessary that deformation due to repeated thermal stress and cracking due to the progress of cracks do not occur. These may be selected as appropriate.

母材としては、一般的には、ステンレス鋼、炭素鋼、またはSKD等の合金鋼等を使用すればよい。搬送用ローラに加わる負荷条件が特段に厳しくならない限りは、炭素鋼、低合金鋼などを使用すればよい。   In general, stainless steel, carbon steel, alloy steel such as SKD, or the like may be used as the base material. Carbon steel, low alloy steel, etc. may be used as long as the load conditions applied to the conveying roller are not particularly severe.

複合皮膜の形成方法は、母材とカプセルの間に金属および炭化物の混合粉末を封入して熱間静水圧プレスをする方法(HIP法)、母材表面に上記混合粉末を塗布した後にレーザを照射して部分的に溶融、固化する方法(レーザクラッディング法)、電極と母材との間に発生させたプラズマ中に上記混合粉末を送給して母材表面に肉盛する方法(プラズマ粉体肉盛法)等の公知の方法によればよい。プラズマ粉体肉盛法によれば、より簡便に皮膜を形成できるうえ、製作コストの面でも有利である。   The composite film is formed by a method in which a mixed powder of metal and carbide is encapsulated between a base material and a capsule and hot isostatic pressing is performed (HIP method), and a laser is applied after the mixed powder is applied to the surface of the base material. A method of melting and solidifying partially by irradiation (laser cladding method), a method of feeding the mixed powder into a plasma generated between an electrode and a base material and depositing on the surface of the base material (plasma) A known method such as a powder overlaying method may be used. According to the plasma powder overlaying method, it is possible to form a film more easily and it is advantageous in terms of production cost.

母材表面に複合皮膜を形成した後は、そのまま製品として使用することができる。また、応力除去焼鈍や外表面の切削加工などを適宜施しても構わない。表面にスケールを付与するための熱処理は施す必要がない。   After forming the composite film on the surface of the base material, it can be used as a product as it is. Moreover, you may give stress relief annealing, the cutting process of an outer surface, etc. suitably. It is not necessary to perform heat treatment for imparting scale to the surface.

下記条件で実機適用試験を実施した。
実施方法:ウォーキングビーム型熱処理炉(炉温:800℃〜1100℃)の炉内抽出コンベアローラの一部に、本発明に係る高温材搬送用ローラを適用し、ビルドアップ発生状況を調査した。
An actual machine application test was conducted under the following conditions.
Implementation method: The high temperature material conveying roller according to the present invention was applied to a part of the in-furnace extraction conveyor roller of the walking beam type heat treatment furnace (furnace temperature: 800 ° C. to 1100 ° C.), and the buildup occurrence state was investigated.

試験に供したローラの仕様:母材ロール(材質:JIS−G5122 SCH22)の表面に、プラズマ粉体肉盛法により、厚さが6mmの複合皮膜を備えさせた。複合皮膜の組成は以下の種類のものとした。   Specification of roller used for test: A composite film having a thickness of 6 mm was provided on the surface of a base material roll (material: JIS-G5122 SCH22) by plasma powder overlaying. The composition of the composite film was as follows.

(i)ハステロイC276(50体積%)+NbC(50体積%)
また、比較のために、従来材として耐熱鋼SCH22製のローラも供試した。
これらのローラをコンベアローラとして配設し、その上を30,000本のパイプを通過させた後、それぞれのロール表面を検査し、ビルドアップの発生状況を調査した。その結果、本発明に係る番号(i)に記載の複合皮膜を備えたローラではビルドアップが発生しなかった。SCH22製のローラでは微小ビルドアップが発生していた。耐摩耗性はSCH22より若干低下するが、数年毎の取り替えで使えることが判った。これらのことから、本発明に係る高温搬送用ローラを用いれば、長期にわたって素材への押込み疵を防止することができ、安定して品質が良好な製品の製造ができることが確認された。
(i) Hastelloy C276 (50% by volume) + NbC (50% by volume)
For comparison, a roller made of heat-resistant steel SCH22 was also used as a conventional material.
These rollers were arranged as conveyor rollers, and after passing through 30,000 pipes, the surface of each roll was inspected to investigate the occurrence of build-up. As a result, build-up did not occur in the roller provided with the composite film described in the number (i) according to the present invention. A small buildup occurred in the SCH22 roller. Although the wear resistance is slightly lower than that of SCH22, it was found that it can be used by replacing every several years. From these facts, it was confirmed that if the high temperature transfer roller according to the present invention is used, it is possible to prevent indentation into the material over a long period of time, and it is possible to stably manufacture a product with good quality.

回転摩擦圧着試験機の構成を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the structure of a rotary friction crimping tester.

符号の説明Explanation of symbols

1および1b:試験材
2および2b:金属−炭化物複合皮膜
3:炭素鋼の丸棒
4:加熱室
5:高周波加熱用コイル
6:雰囲気ガス送給口
7:雰囲気ガス排出口
8:顕微鏡
1 and 1b: Test materials 2 and 2b: Metal-carbide composite coating 3: Carbon steel round bar 4: Heating chamber 5: High-frequency heating coil 6: Atmospheric gas supply port 7: Atmospheric gas outlet 8: Microscope

Claims (4)

熱処理炉内に配置された、母材表面に、炭化物を体積比で20〜70%含有し、残部が金属からなる金属−炭化物複合皮膜を有し、該金属−炭化物複合皮膜が最表面を構成する高温材搬送用ローラによって高温材を搬送する際に、前記金属−炭化物複合皮膜の上に生成するスケールを剥離させることによって、該スケールの上に形成されるビルドアップを抑制することを特徴とする高温材搬送用ローラのビルドアップ抑制方法。   A metal-carbide composite coating comprising 20-70% by volume of carbides on the surface of the base material disposed in the heat treatment furnace and having the balance made of metal, and the metal-carbide composite coating constitutes the outermost surface. When the high temperature material is conveyed by the high temperature material conveyance roller, the build-up formed on the scale is suppressed by peeling off the scale formed on the metal-carbide composite film. To suppress build-up of high-temperature material transport rollers. 前記スケールは、当該スケールに存在する金属酸化物が剥離することにより剥離する請求項1に記載の高温材搬送用ローラのビルドアップ抑制方法。   2. The method for suppressing buildup of a high-temperature material conveying roller according to claim 1, wherein the scale is peeled off by peeling off a metal oxide present in the scale. 上記炭化物がニオブ炭化物、タングステン炭化物、チタニウム炭化物、バナジウム炭化物およびクロム炭化物からなる群の内の1種または2種以上からなるものであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の高温材搬送用ローラのビルドアップ抑制方法。   3. The high temperature according to claim 1, wherein the carbide is one or more of the group consisting of niobium carbide, tungsten carbide, titanium carbide, vanadium carbide, and chromium carbide. Material buildup roller buildup suppression method. 上記金属が、Ni基合金、Co基合金およびステンレス鋼の内のいずれかであることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の高温材搬送用ローラのビルドアップ抑制方法。   The build-up of a high-temperature material conveying roller according to any one of claims 1 to 3, wherein the metal is any one of a Ni-based alloy, a Co-based alloy, and stainless steel. Suppression method.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4517008B1 (en) * 2009-12-16 2010-08-04 住友金属工業株式会社 High temperature material conveying member

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01139715A (en) * 1987-11-25 1989-06-01 Kubota Ltd Hearth roll having superior build-up resistance
JPH01147017A (en) * 1987-12-01 1989-06-08 Kubota Ltd Hearth roll for silicon steel sheet heat-treating furnace
JPH01176020A (en) * 1987-12-28 1989-07-12 Kubota Ltd Roll for heat-treatment furnace having excellent build-up resistance
JPH0387310A (en) * 1989-08-30 1991-04-12 Nittetsu Hard Kk Hearth roll having excellent build-up resistance
JP2002115975A (en) * 2000-10-12 2002-04-19 Sumitomo Metal Ind Ltd Member for heating oven

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01139715A (en) * 1987-11-25 1989-06-01 Kubota Ltd Hearth roll having superior build-up resistance
JPH01147017A (en) * 1987-12-01 1989-06-08 Kubota Ltd Hearth roll for silicon steel sheet heat-treating furnace
JPH01176020A (en) * 1987-12-28 1989-07-12 Kubota Ltd Roll for heat-treatment furnace having excellent build-up resistance
JPH0387310A (en) * 1989-08-30 1991-04-12 Nittetsu Hard Kk Hearth roll having excellent build-up resistance
JP2002115975A (en) * 2000-10-12 2002-04-19 Sumitomo Metal Ind Ltd Member for heating oven

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4517008B1 (en) * 2009-12-16 2010-08-04 住友金属工業株式会社 High temperature material conveying member
WO2011074131A1 (en) * 2009-12-16 2011-06-23 住友金属工業株式会社 Member for conveying high-temperature materials
JP2011125885A (en) * 2009-12-16 2011-06-30 Sumitomo Metal Ind Ltd High-temperature material conveying member

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