JP2508885B2 - ハ―スロ―ル - Google Patents
ハ―スロ―ルInfo
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- JP2508885B2 JP2508885B2 JP2122330A JP12233090A JP2508885B2 JP 2508885 B2 JP2508885 B2 JP 2508885B2 JP 2122330 A JP2122330 A JP 2122330A JP 12233090 A JP12233090 A JP 12233090A JP 2508885 B2 JP2508885 B2 JP 2508885B2
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- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は熱間圧延ライン、冷間圧延ライン、溶融金属
メッキライン等における連続焼鈍炉に使用されるハース
ロールに関する。なお、本明細書では被覆は特にことわ
りのない限り溶射被覆を意味する。
メッキライン等における連続焼鈍炉に使用されるハース
ロールに関する。なお、本明細書では被覆は特にことわ
りのない限り溶射被覆を意味する。
ハースロールで解決しなければならない大きな問題が
ビルドアップであることは周知のとおりである。ハース
ロールにおけるビルドアップ対策の主流は、ロール表面
に対する皮膜コーティングであり、コーティング物質と
しては、マトリックス金属中にセラミックス、特に酸化
物系セラミックスを分散させたいわゆるサーメットが現
在は最高と考えられている。
ビルドアップであることは周知のとおりである。ハース
ロールにおけるビルドアップ対策の主流は、ロール表面
に対する皮膜コーティングであり、コーティング物質と
しては、マトリックス金属中にセラミックス、特に酸化
物系セラミックスを分散させたいわゆるサーメットが現
在は最高と考えられている。
サーメットにおけるセラミックス含有率は、特公昭56
−34632号公報および特公昭58−17775号公報に示される
ように、通常は50体積％以下である。しかし、一部で
は、特開昭63−199857号公報に見られるように、セラミ
ックス含有率が50体積％を超えたサーメットをハースロ
ールへ適用することも試みられている。
−34632号公報および特公昭58−17775号公報に示される
ように、通常は50体積％以下である。しかし、一部で
は、特開昭63−199857号公報に見られるように、セラミ
ックス含有率が50体積％を超えたサーメットをハースロ
ールへ適用することも試みられている。
ハースロールのロール表面にサーメットをコーティン
グ（通常は溶射コーティング）した場合、耐ビルドアッ
プ性は、サーメットにおけるセラミックス含有率に支配
され、セラミックス含有率が大きくなるほど良好にな
る。しかし、「溶射技術vol.9−No.2」P62〜68にも報告
されているように、セラミックス含有率が増大するにつ
れて皮膜の耐熱衝撃性が劣化し、加熱、冷却の繰り返し
により皮膜剥離を生じるようになる。このようなことか
ら、セラミックス含有率は50体積％程度が実用的上限と
されている。
グ（通常は溶射コーティング）した場合、耐ビルドアッ
プ性は、サーメットにおけるセラミックス含有率に支配
され、セラミックス含有率が大きくなるほど良好にな
る。しかし、「溶射技術vol.9−No.2」P62〜68にも報告
されているように、セラミックス含有率が増大するにつ
れて皮膜の耐熱衝撃性が劣化し、加熱、冷却の繰り返し
により皮膜剥離を生じるようになる。このようなことか
ら、セラミックス含有率は50体積％程度が実用的上限と
されている。
従って、特公昭56−34632号公報および特公昭58−177
75号公報に開始されたサーメットでは、セラミックス含
有率が50％以下に抑えられているので、耐熱衝撃性は比
較的良好なレベルに維持される。しかし、耐ビルドアッ
プ性は必ずしも満足するレベルとは言えない。また、特
開昭63−199857号公報に開示されたサーメットコーティ
ングロールは、耐ビルドアップ性は良好なものの、耐熱
衝撃性については特に記載はないが、サーメットにおけ
るセラミックス含有率が50％を超えることから充分な性
能は保有していないように推察される。
75号公報に開始されたサーメットでは、セラミックス含
有率が50％以下に抑えられているので、耐熱衝撃性は比
較的良好なレベルに維持される。しかし、耐ビルドアッ
プ性は必ずしも満足するレベルとは言えない。また、特
開昭63−199857号公報に開示されたサーメットコーティ
ングロールは、耐ビルドアップ性は良好なものの、耐熱
衝撃性については特に記載はないが、サーメットにおけ
るセラミックス含有率が50％を超えることから充分な性
能は保有していないように推察される。
本発明の目的は、セラミックスを多量含有したサーメ
ットの被覆により優れた耐ビルドアップ性を確保し、し
かも、セラミックスの多量含有に伴う耐熱衝撃性の劣化
を抑えたハースロールを提供することにある。
ットの被覆により優れた耐ビルドアップ性を確保し、し
かも、セラミックスの多量含有に伴う耐熱衝撃性の劣化
を抑えたハースロールを提供することにある。
ハースロールのロール表面をサーメットで被覆する場
合、サーメットにおけるセラミックスとしては、ビルド
アップの原因となる鋼材表面のスケールが結合し難い酸
化物系セラミックスが好適である。この酸化物系セラミ
ックスも、含有率の増大につれて耐ビルドアップ性を向
上させるが、その一方では、耐熱衝撃性の劣化を引き起
こす。
合、サーメットにおけるセラミックスとしては、ビルド
アップの原因となる鋼材表面のスケールが結合し難い酸
化物系セラミックスが好適である。この酸化物系セラミ
ックスも、含有率の増大につれて耐ビルドアップ性を向
上させるが、その一方では、耐熱衝撃性の劣化を引き起
こす。
本発明者らは、サーメット中のセラミックスを増量し
たときの耐熱衝撃性の劣化対策について種々検討した結
果、皮膜中に若干量の気孔が存在する場合に耐熱衝撃性
の劣化が抑えられることを知見した。
たときの耐熱衝撃性の劣化対策について種々検討した結
果、皮膜中に若干量の気孔が存在する場合に耐熱衝撃性
の劣化が抑えられることを知見した。
すなわち、皮膜中に気孔が存すると、一見耐熱衝撃性
が劣るかのように考えられるが、皮膜中に占める気孔の
割合が10体積％以下の場合には、皮膜に微小亀裂が発生
してもその亀裂が気孔で停留して亀裂の伝播が停止する
ので、皮膜全体の巨視的な破壊には至らず、見掛け上は
延性が向上し、その結果、セラミックス含有率が50体積
％を超える場合にも、実用上支障ない耐熱衝撃性の確保
されることが本発明者らの調査から判明した。ただし、
気孔が過剰に存在する場合には、皮膜を構成している粒
子同志の結合が弱まるために、皮膜は容易に分離破断す
る。
が劣るかのように考えられるが、皮膜中に占める気孔の
割合が10体積％以下の場合には、皮膜に微小亀裂が発生
してもその亀裂が気孔で停留して亀裂の伝播が停止する
ので、皮膜全体の巨視的な破壊には至らず、見掛け上は
延性が向上し、その結果、セラミックス含有率が50体積
％を超える場合にも、実用上支障ない耐熱衝撃性の確保
されることが本発明者らの調査から判明した。ただし、
気孔が過剰に存在する場合には、皮膜を構成している粒
子同志の結合が弱まるために、皮膜は容易に分離破断す
る。
セラミックス含有率が50体積％超のサーメットコーテ
ィングハースロールは特開昭63−199875号公報に開示さ
れている。ここに気孔率の開示はないが、サーメット溶
射に際して粒子の飛行速度を高め、かつ１回の溶射皮膜
厚を薄くするとの記載があり、このことからして、溶射
皮膜は緻密で、皮膜中の気孔をできるだけ排除したもの
であることが想像される。従って、前述したとおり、そ
の皮膜は耐ビルドアップ性は良好なものの耐熱衝撃性は
不足する。
ィングハースロールは特開昭63−199875号公報に開示さ
れている。ここに気孔率の開示はないが、サーメット溶
射に際して粒子の飛行速度を高め、かつ１回の溶射皮膜
厚を薄くするとの記載があり、このことからして、溶射
皮膜は緻密で、皮膜中の気孔をできるだけ排除したもの
であることが想像される。従って、前述したとおり、そ
の皮膜は耐ビルドアップ性は良好なものの耐熱衝撃性は
不足する。
皮膜における気孔率の制御は、例えばプラズマ溶射に
おいて、そのフレーム速度を調整することに可能であ
る。すなわち、プラズマ溶射では、主たる溶射条件であ
るプラズマガス量が増加すると、プラズマ流速が増加
し、プラズマ中の粒子滞留時間が短くなって粒子の溶融
が阻害され気孔を生じる。逆に、プラズマガス量が少な
いと、粒子滞留時間が確保され、粒子の溶融が促進され
るが、粒子の飛行速度が遅いために粒子同志が充分に密
着せず、この場合にも気孔が発生する。従って、プラズ
マガス量の調節に伴うフレーム速度の変化により、気孔
率の制御が可能になる。
おいて、そのフレーム速度を調整することに可能であ
る。すなわち、プラズマ溶射では、主たる溶射条件であ
るプラズマガス量が増加すると、プラズマ流速が増加
し、プラズマ中の粒子滞留時間が短くなって粒子の溶融
が阻害され気孔を生じる。逆に、プラズマガス量が少な
いと、粒子滞留時間が確保され、粒子の溶融が促進され
るが、粒子の飛行速度が遅いために粒子同志が充分に密
着せず、この場合にも気孔が発生する。従って、プラズ
マガス量の調節に伴うフレーム速度の変化により、気孔
率の制御が可能になる。
本発明は上記知見に基づきなされたもので、ロール表
面に、気孔を２〜10体積％含み、気孔を除いた部分がAl
2O3,TiO2,ZrO2,Y2O3,MgO,CaO,SiO2,Cr2O3の少なくとも
１種を50体積％以上85体積％未満含み、残部耐熱合金及
び不可避不純物よりなるサーメットの溶射被覆層を有す
ることを特徴とするハースロールを要旨とする。
面に、気孔を２〜10体積％含み、気孔を除いた部分がAl
2O3,TiO2,ZrO2,Y2O3,MgO,CaO,SiO2,Cr2O3の少なくとも
１種を50体積％以上85体積％未満含み、残部耐熱合金及
び不可避不純物よりなるサーメットの溶射被覆層を有す
ることを特徴とするハースロールを要旨とする。
本発明のハースロールにおいて、ロールは従来ロール
と同様の耐熱合金にて構成される。
と同様の耐熱合金にて構成される。
ロール表面の被覆層は、マトリックス金属に酸化物系
セラミックスが混合されたサーメット系皮膜であり、２
〜10体積％の気孔を含んでいる。
セラミックスが混合されたサーメット系皮膜であり、２
〜10体積％の気孔を含んでいる。
サーメットにおけるマトリックス金属は、耐熱合金を
用い、例えばNi−Cr,Ni−Al,Ni−Cr−Al、Ni−Cr−Al−
Y,Co−Cr−Al−Y,Ni−Co−Cr−Al−Ｙ合金等が適する。
用い、例えばNi−Cr,Ni−Al,Ni−Cr−Al、Ni−Cr−Al−
Y,Co−Cr−Al−Y,Ni−Co−Cr−Al−Ｙ合金等が適する。
酸化物系セラミックスはAl2O3,TiO2,ZrO2,Y2O3,MgO,C
aO,SiO2,Cr2O3の単独又は複合とする。
aO,SiO2,Cr2O3の単独又は複合とする。
サーメットにおける酸化物系セラミックスの含有率を
50体積％以上85体積％未満とした理由、およびサーメッ
トを除いた気孔部分の皮膜における占有率を２〜10体積
％とした理由は次のとおりである。
50体積％以上85体積％未満とした理由、およびサーメッ
トを除いた気孔部分の皮膜における占有率を２〜10体積
％とした理由は次のとおりである。
サーメットにおけるセラミックスの含有率が50体積％
未満では、第１図（ａ）に示すように、マトリックス金
属１中に酸化物系セラミックス２が点在するために、耐
ビルドアップ性が不足する。50体積％以上では、第１図
（ｂ）に示すように、酸化物系セラミックス２中にマト
リックス金属１が点在するようになり、良好な耐ビルド
アップ性が確保されるが、サーメット自体の耐熱衝撃性
は低下する。しかし、皮膜中に２〜10体積％の気孔が含
まれることにより、皮膜全体としての耐熱衝撃性は確保
される。皮膜における気孔の占有率が２体積％未満で
は、気孔による亀裂伝播阻止効果が不足し、耐熱衝撃性
を充分に改善できない。逆に、10体積％超では、気孔の
介在により粒子同志の密着性が低下し、皮膜が剥離しや
すくなる。ただし、サーメットにおける酸化物系セラミ
ックスの含有量が85体積％以上になると、サーメットに
２〜10体積％の気孔が付加されても、熱衝撃による皮膜
の亀裂、剥離を防止することは困難になる。
未満では、第１図（ａ）に示すように、マトリックス金
属１中に酸化物系セラミックス２が点在するために、耐
ビルドアップ性が不足する。50体積％以上では、第１図
（ｂ）に示すように、酸化物系セラミックス２中にマト
リックス金属１が点在するようになり、良好な耐ビルド
アップ性が確保されるが、サーメット自体の耐熱衝撃性
は低下する。しかし、皮膜中に２〜10体積％の気孔が含
まれることにより、皮膜全体としての耐熱衝撃性は確保
される。皮膜における気孔の占有率が２体積％未満で
は、気孔による亀裂伝播阻止効果が不足し、耐熱衝撃性
を充分に改善できない。逆に、10体積％超では、気孔の
介在により粒子同志の密着性が低下し、皮膜が剥離しや
すくなる。ただし、サーメットにおける酸化物系セラミ
ックスの含有量が85体積％以上になると、サーメットに
２〜10体積％の気孔が付加されても、熱衝撃による皮膜
の亀裂、剥離を防止することは困難になる。
皮膜の厚みについては、薄いほど熱衝撃に対して優れ
た効果を示すので、0.1mm以下が望ましい。
た効果を示すので、0.1mm以下が望ましい。
気孔の大きさは、気孔が微細に分散する方が、亀裂伝
播距離が短くなり皮膜が剥離しにくくなるので、0.01mm
以下が望ましい。
播距離が短くなり皮膜が剥離しにくくなるので、0.01mm
以下が望ましい。
なお、皮膜形成法としては、プラズマ溶射が望まし
い。プラズマ溶射であれば前記したようにフレーム速度
の調整により容易に気孔率の調整が可能となる。
い。プラズマ溶射であれば前記したようにフレーム速度
の調整により容易に気孔率の調整が可能となる。
ハースロールを想定して、第２図に示す試片３を作製
した。この試片３は、SUS310板材４の表面にサーメット
をプラズマ溶射して0.05mm厚の皮膜５を被覆したもので
ある。サーメットはマトリックス金属としてのCo−Cr−
Al−Ｙ合金と、酸化物系セラミックスとしてのZrO2・8Y
2O3との混合物とし、セラミックス含有量は０〜100体積
％の範囲で種々変更した。また、皮膜における気孔の占
有率は０〜14体積％の範囲で種々変更した。ハースロー
ルを想定した前記試片３の耐ビルドアップ性および耐熱
衝撃性を調査した結果を以下に説明する。
した。この試片３は、SUS310板材４の表面にサーメット
をプラズマ溶射して0.05mm厚の皮膜５を被覆したもので
ある。サーメットはマトリックス金属としてのCo−Cr−
Al−Ｙ合金と、酸化物系セラミックスとしてのZrO2・8Y
2O3との混合物とし、セラミックス含有量は０〜100体積
％の範囲で種々変更した。また、皮膜における気孔の占
有率は０〜14体積％の範囲で種々変更した。ハースロー
ルを想定した前記試片３の耐ビルドアップ性および耐熱
衝撃性を調査した結果を以下に説明する。
耐ビルドアップ性試験 鋼材スケール（Fe2O3）の融点は高いので、これに水
ガラス（Na2O・SiO2）を加えて融点を低下させたものを
ビルドアップ物質とした。この物質は5Na2O・Fe2O3・8S
iO2なる組成を有し、融点は850℃である。この物質を10
φ×５の円盤状に焼成し第２図（ａ）に示すように、
こ焼成体６を前述のハースロールを想定した試片３の皮
膜５上に置き、これを還元性雰囲気（N2＋５％H2）中で
900℃に加熱した。この加熱により、試片３上の焼成体
６は第２図（ｂ）に示すように溶融して周囲に広がっ
た。広がった後の焼成体径Ｄを測定し、広がる前の焼成
体径10mmに対する拡大率、すなわち により皮膜表面とビルドアップ物質との濡れ性を調査
し、耐ビルドアップ性の評価指標とした。
ガラス（Na2O・SiO2）を加えて融点を低下させたものを
ビルドアップ物質とした。この物質は5Na2O・Fe2O3・8S
iO2なる組成を有し、融点は850℃である。この物質を10
φ×５の円盤状に焼成し第２図（ａ）に示すように、
こ焼成体６を前述のハースロールを想定した試片３の皮
膜５上に置き、これを還元性雰囲気（N2＋５％H2）中で
900℃に加熱した。この加熱により、試片３上の焼成体
６は第２図（ｂ）に示すように溶融して周囲に広がっ
た。広がった後の焼成体径Ｄを測定し、広がる前の焼成
体径10mmに対する拡大率、すなわち により皮膜表面とビルドアップ物質との濡れ性を調査
し、耐ビルドアップ性の評価指標とした。
結果を第３図に示すが、サーメットにおけるセラミッ
クス量が50体積％以上になると、皮膜における気孔率の
大小にかかわらず、耐ビルドアップ性が著しく改善され
る。
クス量が50体積％以上になると、皮膜における気孔率の
大小にかかわらず、耐ビルドアップ性が著しく改善され
る。
耐熱衝撃性試験 JIS H8666（セラミックス溶射試験方法）に従って耐
熱衝撃性を調査した。加熱温度は1000℃とした。結果を
第４図に示す。皮膜に２〜10体積％の気孔が含まれるこ
とにより、サーメットに80体積％のセラミックスが含有
された場合にも、セラミックス量が30体積％の緻密質サ
ーメット皮膜に匹敵する優れた耐熱衝撃性が確保され
た。
熱衝撃性を調査した。加熱温度は1000℃とした。結果を
第４図に示す。皮膜に２〜10体積％の気孔が含まれるこ
とにより、サーメットに80体積％のセラミックスが含有
された場合にも、セラミックス量が30体積％の緻密質サ
ーメット皮膜に匹敵する優れた耐熱衝撃性が確保され
た。
以上の説明から明らかなように、本発明のハースロー
ルは、皮膜を構成するサーメットにセラミックスが多量
含有されているので優れた耐ビルドアップ性を示し、し
かも、セラミックスの多量含有に伴なう耐熱衝撃性の劣
化をサーメットへの気孔付加により補い、セラミックス
含有率をひかえた従来の緻密質皮膜コーティングロール
に匹敵する優れた耐熱衝撃性を保有する。
ルは、皮膜を構成するサーメットにセラミックスが多量
含有されているので優れた耐ビルドアップ性を示し、し
かも、セラミックスの多量含有に伴なう耐熱衝撃性の劣
化をサーメットへの気孔付加により補い、セラミックス
含有率をひかえた従来の緻密質皮膜コーティングロール
に匹敵する優れた耐熱衝撃性を保有する。
第１図（ａ）（ｂ）はセラミックス含有率の相違による
皮膜構造の変化を示す模式図、第２図（ａ）（ｂ）は耐
ビルドアップ性評価試験を説明するための模式図、第３
図および第４図は本発明の有効性を明らかにするための
実験結果を示す図表である。
皮膜構造の変化を示す模式図、第２図（ａ）（ｂ）は耐
ビルドアップ性評価試験を説明するための模式図、第３
図および第４図は本発明の有効性を明らかにするための
実験結果を示す図表である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２３Ｃ 4/10 Ｃ２３Ｃ 4/10
Claims (1)
- 【請求項１】ロール表面に、気孔を２〜10体積％含み、
気孔を除いた部分がAl2O3,TiO2,ZrO2,Y2O3,MgO,CaO,SiO
2,Cr2O3の少なくとも１種を50体積％以上85体積％未満
含み、残部耐熱合金及び不可避的不純物よりなるサーメ
ットの溶射被覆層を有することを特徴とするハースロー
ル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2122330A JP2508885B2 (ja) | 1990-05-11 | 1990-05-11 | ハ―スロ―ル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2122330A JP2508885B2 (ja) | 1990-05-11 | 1990-05-11 | ハ―スロ―ル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0417625A JPH0417625A (ja) | 1992-01-22 |
| JP2508885B2 true JP2508885B2 (ja) | 1996-06-19 |
Family
ID=14833302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2122330A Expired - Fee Related JP2508885B2 (ja) | 1990-05-11 | 1990-05-11 | ハ―スロ―ル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2508885B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5520601A (en) * | 1995-03-13 | 1996-05-28 | Eastman Kodak Company | Ceramic rollers for conveyance of photographic films and paper polymeric webs |
| JP5296299B2 (ja) * | 2006-06-01 | 2013-09-25 | 日鉄住金ハード株式会社 | 耐Ｍｎビルドアップ性、耐熱衝撃性に優れたハースロール。 |
| US20110104449A1 (en) * | 2008-06-10 | 2011-05-05 | Nippon Steel Hardfacing Co., Ltd. | Hearth roll having excellent mn build-up resistance, thermal shock resistance, and abrasion resistance, and thermal spray material therefor |
| WO2009150867A1 (ja) * | 2008-06-10 | 2009-12-17 | 日鉄ハード株式会社 | 溶射材料及びハースロール |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63134426U (ja) * | 1987-02-24 | 1988-09-02 | ||
| JPS6421938U (ja) * | 1987-07-30 | 1989-02-03 | ||
| JPH02104542U (ja) * | 1988-10-26 | 1990-08-20 |
-
1990
- 1990-05-11 JP JP2122330A patent/JP2508885B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0417625A (ja) | 1992-01-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |