JP2756998B2 - カーボン材からなる改質された耐火治具及びその製造方法 - Google Patents
カーボン材からなる改質された耐火治具及びその製造方法Info
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- JP2756998B2 JP2756998B2 JP1033219A JP3321989A JP2756998B2 JP 2756998 B2 JP2756998 B2 JP 2756998B2 JP 1033219 A JP1033219 A JP 1033219A JP 3321989 A JP3321989 A JP 3321989A JP 2756998 B2 JP2756998 B2 JP 2756998B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、物品を乗せたまま加熱炉中へ出し入れする
台として使用するカーボン材からなる耐火治具を耐摩耗
性、耐衝撃性であって、耐熱性でスポーリングをおこさ
ず、耐久性を高くし得、さらに、物品への浸炭を防止し
得るカーボン材からなる改質された耐火治具及びその製
造方法に関するものである。
台として使用するカーボン材からなる耐火治具を耐摩耗
性、耐衝撃性であって、耐熱性でスポーリングをおこさ
ず、耐久性を高くし得、さらに、物品への浸炭を防止し
得るカーボン材からなる改質された耐火治具及びその製
造方法に関するものである。
（従来の技術） カーボン材は、融点が高く、熱伝導性に優れ、溶融し
た金属、金属酸化物、塩類などに耐え得、耐熱材料とし
て優れた特性を有している。したがって、従来から加熱
炉中に物品を乗せて出し入れする台として使用する耐火
治具して、たとえば、鱗片状又は粒状の結晶状態の黒鉛
をタールピッチのような有機質結合剤を添加して混涅
し、プレスにより押出し又は型込成型した後、加熱焼成
し、所望の形状としたものが使用されている。
た金属、金属酸化物、塩類などに耐え得、耐熱材料とし
て優れた特性を有している。したがって、従来から加熱
炉中に物品を乗せて出し入れする台として使用する耐火
治具して、たとえば、鱗片状又は粒状の結晶状態の黒鉛
をタールピッチのような有機質結合剤を添加して混涅
し、プレスにより押出し又は型込成型した後、加熱焼成
し、所望の形状としたものが使用されている。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来のカーボン材からなる耐火治具
は、前記したように優れた特性を有する反面、酸化消耗
し易く、衝撃に対して破壊し易く、又、急熱急冷の繰返
しにより劣化破壊するいわゆるスポーリング現象が生
じ、耐久性において満足し得るものではなく、また被熱
処理物品との接触部分に浸炭現象が起って硬さの上昇や
場合によっては表面割れの発生など多くの問題があっ
た。
は、前記したように優れた特性を有する反面、酸化消耗
し易く、衝撃に対して破壊し易く、又、急熱急冷の繰返
しにより劣化破壊するいわゆるスポーリング現象が生
じ、耐久性において満足し得るものではなく、また被熱
処理物品との接触部分に浸炭現象が起って硬さの上昇や
場合によっては表面割れの発生など多くの問題があっ
た。
本発明は、前記問題を解決し、スポーリング現象を極
力おさえ、耐摩耗性、耐衝撃性を改善して耐久性を向上
せしめかつ浸炭を防止し得る耐火治具及びその製造方法
を目的とするものである。
力おさえ、耐摩耗性、耐衝撃性を改善して耐久性を向上
せしめかつ浸炭を防止し得る耐火治具及びその製造方法
を目的とするものである。
（課題を解決するための手段） 本発明者は、前記問題を解決し、前記目的を達成する
ために鋭意研究を重ねた結果、最終形状に成形焼成した
カーボン材からなる耐火治具に、水溶性クロム化合物を
含浸させ加熱して不溶性クロム化合物を生成させること
によって硬化層を形成させた耐火治具とすることによっ
て目的を達し得ることを見出して本発明を完成するに至
った。すなわち、本発明の第１の実施態様は、カーボン
材からなる耐火治具に不溶性クロム化合物によって強化
された硬化層を形成したカーボン材からなる改質された
耐火治具であり、第２の実施態様は、カーボン材からな
る耐火治具を水溶性クロム化合物の濃水溶液に含浸させ
た後、乾燥し、ついで350〜600℃に加熱する処理を少な
くとも１回行ない、さらに、クロム酸の濃水溶液に含浸
させた後、乾燥し、ついで350〜600℃に加熱する処理を
少なくとも１回行なうカーボン材からなる改善された耐
火治具の製造方法である。
ために鋭意研究を重ねた結果、最終形状に成形焼成した
カーボン材からなる耐火治具に、水溶性クロム化合物を
含浸させ加熱して不溶性クロム化合物を生成させること
によって硬化層を形成させた耐火治具とすることによっ
て目的を達し得ることを見出して本発明を完成するに至
った。すなわち、本発明の第１の実施態様は、カーボン
材からなる耐火治具に不溶性クロム化合物によって強化
された硬化層を形成したカーボン材からなる改質された
耐火治具であり、第２の実施態様は、カーボン材からな
る耐火治具を水溶性クロム化合物の濃水溶液に含浸させ
た後、乾燥し、ついで350〜600℃に加熱する処理を少な
くとも１回行ない、さらに、クロム酸の濃水溶液に含浸
させた後、乾燥し、ついで350〜600℃に加熱する処理を
少なくとも１回行なうカーボン材からなる改善された耐
火治具の製造方法である。
本発明におけるカーボン材からなる耐火治具は、たと
えば、鱗片状又は粒状の黒鉛をタールピッチのような有
機質結合材によって結合して成型し、焼成することによ
って、一般に、30〜40％の開放気孔を有するような、従
来の材料、方法で製造されたものを使用する。
えば、鱗片状又は粒状の黒鉛をタールピッチのような有
機質結合材によって結合して成型し、焼成することによ
って、一般に、30〜40％の開放気孔を有するような、従
来の材料、方法で製造されたものを使用する。
又、水溶性クロム化合物としては、たとえば、クロム
酸亜鉛（ZnCrO4）、クロム酸マグネシウム（MgCrO4）な
どのようなクロム酸塩、又は、重クロム酸ナトリウム
（Na2Cr2O7）、重クロム酸カリウム（K2Cr2O7）、重ク
ロム酸アンモニウム（（NH4）2Cr2O7）などのような重
クロム酸塩が使用される。しかしながら、作業性、経済
性を考慮した場合、クロム酸（CrO3）の液に酸化亜鉛
（ZnO）を溶解させて生成したクロム酸亜鉛を使用する
ことが好ましい。
酸亜鉛（ZnCrO4）、クロム酸マグネシウム（MgCrO4）な
どのようなクロム酸塩、又は、重クロム酸ナトリウム
（Na2Cr2O7）、重クロム酸カリウム（K2Cr2O7）、重ク
ロム酸アンモニウム（（NH4）2Cr2O7）などのような重
クロム酸塩が使用される。しかしながら、作業性、経済
性を考慮した場合、クロム酸（CrO3）の液に酸化亜鉛
（ZnO）を溶解させて生成したクロム酸亜鉛を使用する
ことが好ましい。
しかして、前記のようにして製造したカーボン材から
なる耐火治具上に形成される酸化クロムのような不溶性
クロム化合物によって強化された硬化層を形成するため
の水溶性クロム化合物の濃水溶液の含浸−乾燥−加熱と
いう処理は、まず、前記のようなクロム酸塩又は重クロ
ム酸塩の少なくとも１種類の化合物を使用して、比重1.
5〜1.7の濃水溶液として、この濃水溶液中に前記の耐火
治具を浸漬あるいは刷毛塗りなどによって、耐火治具の
開放気孔中へも十分に濃水溶液を含浸せしめるように
し、ついで70〜90℃で乾燥し、さらに加熱炉中で、350
〜600℃で0.5〜２時間加熱することによって行なわれ
る。この濃水溶液の含浸−乾燥−加熱からなる処理は、
少なくとも１回行なうが、２〜３回繰返して行なうこと
が好ましい。この処理において、クロム酸塩又は重クロ
ム酸塩のような水溶性クロム化合物の濃水溶液を使用す
るのは、遊離のクロム酸がカーボンと接触するとカーボ
ンを酸化し、耐火治具の表面を脆くするのでこれを避け
るために、比較的酸化力の低いクロム酸塩又は重クロム
酸塩を使用する。
なる耐火治具上に形成される酸化クロムのような不溶性
クロム化合物によって強化された硬化層を形成するため
の水溶性クロム化合物の濃水溶液の含浸−乾燥−加熱と
いう処理は、まず、前記のようなクロム酸塩又は重クロ
ム酸塩の少なくとも１種類の化合物を使用して、比重1.
5〜1.7の濃水溶液として、この濃水溶液中に前記の耐火
治具を浸漬あるいは刷毛塗りなどによって、耐火治具の
開放気孔中へも十分に濃水溶液を含浸せしめるように
し、ついで70〜90℃で乾燥し、さらに加熱炉中で、350
〜600℃で0.5〜２時間加熱することによって行なわれ
る。この濃水溶液の含浸−乾燥−加熱からなる処理は、
少なくとも１回行なうが、２〜３回繰返して行なうこと
が好ましい。この処理において、クロム酸塩又は重クロ
ム酸塩のような水溶性クロム化合物の濃水溶液を使用す
るのは、遊離のクロム酸がカーボンと接触するとカーボ
ンを酸化し、耐火治具の表面を脆くするのでこれを避け
るために、比較的酸化力の低いクロム酸塩又は重クロム
酸塩を使用する。
この第１工程において耐火治具の開放気孔を含む表面
を一様に不溶性の酸化クロムで被着した後、次に、第２
工程として、クロム酸の濃水溶液による含浸−乾燥−加
熱する処理を行なう。この第２工程におけるクロム酸の
濃水溶液としては、クロム酸（CrO3）単独を使用して、
比重1.5〜1.7の濃水溶液として使用する。なお、クロム
酸塩、重クロム酸塩とともに使用することもできる。第
２工程は、この濃水溶液を第１工程の終了した耐火治具
に浸漬又は刷毛塗りなどによって含浸せしめ、70〜90℃
で乾燥し、ついで350〜600℃で0.5〜２時間加熱するこ
とによって行なわれる。この第２工程は、少なくとも１
回行なうが、２〜３回繰返して行なうことが好ましい。
この第２工程におけるクロム酸（CrO3）は、結合強度を
高め得る点で優れた効果を発揮するものである。
を一様に不溶性の酸化クロムで被着した後、次に、第２
工程として、クロム酸の濃水溶液による含浸−乾燥−加
熱する処理を行なう。この第２工程におけるクロム酸の
濃水溶液としては、クロム酸（CrO3）単独を使用して、
比重1.5〜1.7の濃水溶液として使用する。なお、クロム
酸塩、重クロム酸塩とともに使用することもできる。第
２工程は、この濃水溶液を第１工程の終了した耐火治具
に浸漬又は刷毛塗りなどによって含浸せしめ、70〜90℃
で乾燥し、ついで350〜600℃で0.5〜２時間加熱するこ
とによって行なわれる。この第２工程は、少なくとも１
回行なうが、２〜３回繰返して行なうことが好ましい。
この第２工程におけるクロム酸（CrO3）は、結合強度を
高め得る点で優れた効果を発揮するものである。
なお、第１、第２工程における加熱処理の加熱温度を
350〜600℃としたのは、350℃以下では、水溶性クロム
化合物が酸化クロム（Cr2O3）への変換が十分でなく、6
00℃以上では、単にエネルギーの消費となり効果の向上
がないからである。
350〜600℃としたのは、350℃以下では、水溶性クロム
化合物が酸化クロム（Cr2O3）への変換が十分でなく、6
00℃以上では、単にエネルギーの消費となり効果の向上
がないからである。
本発明の処理によって、水溶性クロム化合物は、酸化
クロムに変換し、耐火治具の開放気孔内に沈積充填さ
れ、この酸化クロムによってカーボンの結合強度を増
し、高温におけるカーボンの酸化を防止し、とくに、表
面に形成された緻密な強化された硬化層によって耐摩
耗、浸炭防止などが向上されるものである。
クロムに変換し、耐火治具の開放気孔内に沈積充填さ
れ、この酸化クロムによってカーボンの結合強度を増
し、高温におけるカーボンの酸化を防止し、とくに、表
面に形成された緻密な強化された硬化層によって耐摩
耗、浸炭防止などが向上されるものである。
（実施例） 次に、本発明の実施例を述べる。
実施例 １ １） 耐火治具:300×300×10の大きさの板状の耐火治
具を、黒鉛を使用して通常の方法で成型し焼成して製造
した。
具を、黒鉛を使用して通常の方法で成型し焼成して製造
した。
２） 第１工程：クロム酸200重量部に酸化亜鉛40.7重
量部を溶解して調製した２クロム酸亜鉛（ZnCr2O7）の
濃水溶液に前記耐火治具を浸漬し、内部まで濃水溶液を
含浸せしめ、80℃で１時間乾燥し、ついで加熱炉中で50
0℃で1.5時間加熱処理する第１工程を２回繰返して施行
した。
量部を溶解して調製した２クロム酸亜鉛（ZnCr2O7）の
濃水溶液に前記耐火治具を浸漬し、内部まで濃水溶液を
含浸せしめ、80℃で１時間乾燥し、ついで加熱炉中で50
0℃で1.5時間加熱処理する第１工程を２回繰返して施行
した。
３） 第２工程：第１工程を終了した耐火治具を、比重
1.65のクロム酸濃水溶液に浸漬してクロム酸を含浸せし
め、80℃で１時間乾燥し、ついで500℃で1.5時間加熱処
理する第２工程を２回繰返して改質された耐火治具を得
た。
1.65のクロム酸濃水溶液に浸漬してクロム酸を含浸せし
め、80℃で１時間乾燥し、ついで500℃で1.5時間加熱処
理する第２工程を２回繰返して改質された耐火治具を得
た。
４） 試薬結果：このようにして得た耐火治具を、無酸
化雰囲気中1140℃のろう付け炉中を耐火治具上にJIS G
3445 STKM 12 CEC（炭素量0.20％以下）製の角状の鉄パ
イプ（300mm×18mm×18mmで肉厚1mm）を乗せて通した
後、常温に自然冷却する繰返し試験を行なった。その結
果、前記試験を15回繰返し試験を行なったが、全く変化
はみられず、スポーリングの発生も皆無であり、角状の
鉄パイプへの浸炭現象も認められなかった。
化雰囲気中1140℃のろう付け炉中を耐火治具上にJIS G
3445 STKM 12 CEC（炭素量0.20％以下）製の角状の鉄パ
イプ（300mm×18mm×18mmで肉厚1mm）を乗せて通した
後、常温に自然冷却する繰返し試験を行なった。その結
果、前記試験を15回繰返し試験を行なったが、全く変化
はみられず、スポーリングの発生も皆無であり、角状の
鉄パイプへの浸炭現象も認められなかった。
実施例 ２ １） 耐火治具：実施例１と同様にして製造した。
２） 第１工程：比重1.60の重クロク酸アンモニウムの
濃水溶液に、耐火治具を浸漬して含浸せしめ、90℃で40
分間乾燥し、ついで加熱炉にて450℃で1.5時間加熱処理
する第１工程を２回繰返して施行した。
濃水溶液に、耐火治具を浸漬して含浸せしめ、90℃で40
分間乾燥し、ついで加熱炉にて450℃で1.5時間加熱処理
する第１工程を２回繰返して施行した。
２） 第２工程：第１工程を終了した耐火治具を、比重
1.65のクロム酸濃水溶液に浸漬してクロム酸を含浸せし
め、80℃で１時間乾燥し、ついで500℃で1.5時間加熱処
理する第２工程を３回繰返し施行して、改質された耐火
治具を製造した。
1.65のクロム酸濃水溶液に浸漬してクロム酸を含浸せし
め、80℃で１時間乾燥し、ついで500℃で1.5時間加熱処
理する第２工程を３回繰返し施行して、改質された耐火
治具を製造した。
３） 試験結果：実施例１と同様にして加熱−冷却の繰
返し試験を行なった結果、15回の繰返し試験でスポーリ
ングの発生は皆無であり、浸炭現象も認められなかっ
た。
返し試験を行なった結果、15回の繰返し試験でスポーリ
ングの発生は皆無であり、浸炭現象も認められなかっ
た。
比較例 実施例１と同様に製造した耐火治具を、そのまゝ実施
例１と同様な加熱−冷却試験を行なった。その結果、３
回繰返し試験でスポーリングが発生し、６回で使用不能
となった。なお、１回の試験で被熱処理物品である角状
の鉄パイプの耐火治具との接触部分には最大0.7mmの浸
炭現象が見られ、硬さもHv130程度であったものが300以
上まで上昇していた。
例１と同様な加熱−冷却試験を行なった。その結果、３
回繰返し試験でスポーリングが発生し、６回で使用不能
となった。なお、１回の試験で被熱処理物品である角状
の鉄パイプの耐火治具との接触部分には最大0.7mmの浸
炭現象が見られ、硬さもHv130程度であったものが300以
上まで上昇していた。
（発明の効果） 本発明は、カーボン材からなる耐火治具に、水溶性ク
ロム化合物から加熱変換された不溶性クロム化合物によ
って強化された硬化層を形成させた耐火治具であり、そ
の製造方法であるから、不溶性クロム化合物が開放気孔
中に充填され、カーボン自体の結合強度を強化した硬化
層を形成し得、耐摩耗性を向上し得、加熱炉のメッシュ
ベルトや物品との衝撃接触によっても容易に破壊摩耗を
生じることがなく、高温における酸化を防止でき、加熱
−冷却を繰返してもスポーリングをおこさず、耐久性を
向上すると共に、物品への浸炭および浸炭に伴う硬さの
上昇や表面割れをも同時に防止し得るなどきわめて優れ
た効果が認められる。
ロム化合物から加熱変換された不溶性クロム化合物によ
って強化された硬化層を形成させた耐火治具であり、そ
の製造方法であるから、不溶性クロム化合物が開放気孔
中に充填され、カーボン自体の結合強度を強化した硬化
層を形成し得、耐摩耗性を向上し得、加熱炉のメッシュ
ベルトや物品との衝撃接触によっても容易に破壊摩耗を
生じることがなく、高温における酸化を防止でき、加熱
−冷却を繰返してもスポーリングをおこさず、耐久性を
向上すると共に、物品への浸炭および浸炭に伴う硬さの
上昇や表面割れをも同時に防止し得るなどきわめて優れ
た効果が認められる。
Claims (2)
- 【請求項１】カーボン材からなる耐火治具に不溶性クロ
ム化合物によって強化された硬化層を形成してなること
を特徴とするカーボン材からなる改質された耐火治具。 - 【請求項２】カーボン材からなる耐火治具を水溶性クロ
ム化合物の濃水溶液に含浸させた後、乾燥し、ついで35
0〜600℃に加熱する処理を少なくとも１回行ない、さら
に、クロム酸の濃水溶液に含浸させた後、乾燥し、つい
で350〜600℃に加熱する処理を少なくとも１回行なうこ
とを特徴とするカーボン材からなる改質された耐火治具
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1033219A JP2756998B2 (ja) | 1989-02-13 | 1989-02-13 | カーボン材からなる改質された耐火治具及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1033219A JP2756998B2 (ja) | 1989-02-13 | 1989-02-13 | カーボン材からなる改質された耐火治具及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02212385A JPH02212385A (ja) | 1990-08-23 |
| JP2756998B2 true JP2756998B2 (ja) | 1998-05-25 |
Family
ID=12380336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1033219A Expired - Lifetime JP2756998B2 (ja) | 1989-02-13 | 1989-02-13 | カーボン材からなる改質された耐火治具及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2756998B2 (ja) |
-
1989
- 1989-02-13 JP JP1033219A patent/JP2756998B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02212385A (ja) | 1990-08-23 |
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