JP2997977B2 - 黒鉛ロールおよびその製造方法 - Google Patents
黒鉛ロールおよびその製造方法Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/5025—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with ceramic materials
- C04B41/5027—Oxide ceramics in general; Specific oxide ceramics not covered by C04B41/5029 - C04B41/5051
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱処理炉の搬送用や、
ロール冷却、あるいは通電に用いられる黒鉛ロールおよ
びその製造方法に関し、特に、高温の金属材と接触して
も温度分布に基づくサーマルクラウンが発生せず、耐摩
耗性、耐酸化性に優れる黒鉛ロールおよびその製造方法
に関する。
ロール冷却、あるいは通電に用いられる黒鉛ロールおよ
びその製造方法に関し、特に、高温の金属材と接触して
も温度分布に基づくサーマルクラウンが発生せず、耐摩
耗性、耐酸化性に優れる黒鉛ロールおよびその製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属の焼鈍、例えば冷延鋼板の連続焼鈍
で使用される炉内のハースロールは、炉の雰囲気温度が
高く接触する鋼板が雰囲気温度より低温の場合、ロール
の中央部は温度が低くロールのエッジの方が高温にな
り、温度分布がつく。この温度分布に応じ、ロールのプ
ロフィールには、熱膨張により中央がへこみエッジが高
い凹型のクラウンを生じる。逆に、炉の雰囲気温度より
高温の鋼板と接触する場合や、加熱された鋼板を冷却す
るために使用される冷却ロール、あるいは通電加熱に使
われる通電ロールなどはロール温度が鋼板よりも低く、
高温の鋼板と接触した部分は高温に熱せられるが鋼板と
接触しない部分は温度が低くなり、凸型のクラウンが生
じる。このような状態では鋼板にも温度分布、張力分布
がつきやすく、形状が悪化して耳波や絞りなどが生じや
すくなる。また、鋼板の幅が変わった場合にはロールの
プロフィールが変化し、鋼板形状が不安定になりやす
く、ロールのプロフィールが安定するまで低速で操業し
なければならないなどの問題があった。
で使用される炉内のハースロールは、炉の雰囲気温度が
高く接触する鋼板が雰囲気温度より低温の場合、ロール
の中央部は温度が低くロールのエッジの方が高温にな
り、温度分布がつく。この温度分布に応じ、ロールのプ
ロフィールには、熱膨張により中央がへこみエッジが高
い凹型のクラウンを生じる。逆に、炉の雰囲気温度より
高温の鋼板と接触する場合や、加熱された鋼板を冷却す
るために使用される冷却ロール、あるいは通電加熱に使
われる通電ロールなどはロール温度が鋼板よりも低く、
高温の鋼板と接触した部分は高温に熱せられるが鋼板と
接触しない部分は温度が低くなり、凸型のクラウンが生
じる。このような状態では鋼板にも温度分布、張力分布
がつきやすく、形状が悪化して耳波や絞りなどが生じや
すくなる。また、鋼板の幅が変わった場合にはロールの
プロフィールが変化し、鋼板形状が不安定になりやす
く、ロールのプロフィールが安定するまで低速で操業し
なければならないなどの問題があった。
【０００３】また、通電ロールではロールにクラウンが
生じると鋼板への接触圧力が部分的に低下する結果、鋼
板と通電ロールの間でスパークが発生し、鋼板、通電ロ
ール双方に溶融痕が生じ、製品品質の低下、ロール寿命
の低下をもたらすという問題があった。
生じると鋼板への接触圧力が部分的に低下する結果、鋼
板と通電ロールの間でスパークが発生し、鋼板、通電ロ
ール双方に溶融痕が生じ、製品品質の低下、ロール寿命
の低下をもたらすという問題があった。
【０００４】このように、ロールのプロフィールが変化
すると種々の不都合が生じる原因となるので、ロール表
面温度を均一にするため、特開昭５７−１３６７９３号
公報には、ロール表面に磁束密度が高くなる部分の抵抗
値が大きくなるように導電性磁性体膜を形成し、誘導加
熱して一様な温度分布を得ることが記載されている。ま
た、特開昭６１−７９７３３号公報には、ロール胴部表
面を導電性セラミックで通電加熱可能に構成した搬送ロ
ールが記載されている。このロールは、導電性セラミッ
クに通電して抵抗加熱によりロールの幅方向の温度分布
を均一化することができると記載されている。
すると種々の不都合が生じる原因となるので、ロール表
面温度を均一にするため、特開昭５７−１３６７９３号
公報には、ロール表面に磁束密度が高くなる部分の抵抗
値が大きくなるように導電性磁性体膜を形成し、誘導加
熱して一様な温度分布を得ることが記載されている。ま
た、特開昭６１−７９７３３号公報には、ロール胴部表
面を導電性セラミックで通電加熱可能に構成した搬送ロ
ールが記載されている。このロールは、導電性セラミッ
クに通電して抵抗加熱によりロールの幅方向の温度分布
を均一化することができると記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来の技術のようにロール表面温度だけを均一にしよう
としても、ロール表面温度と異なる物質がロールと接触
すればやはりロール表面温度分布は不均一になるととも
に、軸受けからロールまで各部へ熱が移動することか
ら、ロール内部まで温度を均一化することは困難であ
り、ロールのプロフィールを均一化することは難しい。
従来の技術のようにロール表面温度だけを均一にしよう
としても、ロール表面温度と異なる物質がロールと接触
すればやはりロール表面温度分布は不均一になるととも
に、軸受けからロールまで各部へ熱が移動することか
ら、ロール内部まで温度を均一化することは困難であ
り、ロールのプロフィールを均一化することは難しい。
【０００６】また、高温の雰囲気下あるいは高温の物体
と接触することにより、ロール自体が高温になるとロー
ル自体の酸化が問題になってくる。特開平３−２１１２
１９号公報記載の黒鉛ロールは雰囲気温度４００〜１２
００℃の範囲内で優れた耐酸化性を示すが、このような
用途に必要とされる耐摩耗性については特に触れられて
いない。
と接触することにより、ロール自体が高温になるとロー
ル自体の酸化が問題になってくる。特開平３−２１１２
１９号公報記載の黒鉛ロールは雰囲気温度４００〜１２
００℃の範囲内で優れた耐酸化性を示すが、このような
用途に必要とされる耐摩耗性については特に触れられて
いない。
【０００７】本発明は、ロール表面に不均一な温度分布
が生じにくく、またサーマルクラウンの発生が防止で
き、かつ耐酸化性、耐摩耗性も有する黒鉛ロールおよび
その製造方法を提供することを目的とする。
が生じにくく、またサーマルクラウンの発生が防止で
き、かつ耐酸化性、耐摩耗性も有する黒鉛ロールおよび
その製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は以下の
〜 の通りである。
〜 の通りである。
【０００９】 黒鉛ロールに金属アルコキシドを含浸
し、２００℃以下の温度で加水分解処理し、１８００〜
２８００℃の温度で焼成したことを特徴とする黒鉛ロー
ル。
し、２００℃以下の温度で加水分解処理し、１８００〜
２８００℃の温度で焼成したことを特徴とする黒鉛ロー
ル。
【００１０】 黒鉛ロールに金属アルコキシドを含浸
し、２００℃以下の温度で加水分解処理し、１８００〜
２８００℃の温度で焼成した後、再度金属アルコキシド
を含浸し、加水分解処理したことを特徴とする黒鉛ロー
ル。
し、２００℃以下の温度で加水分解処理し、１８００〜
２８００℃の温度で焼成した後、再度金属アルコキシド
を含浸し、加水分解処理したことを特徴とする黒鉛ロー
ル。
【００１１】 黒鉛ロールに金属アルコキシドを含浸
し、２００℃以下の温度で加水分解処理し、１８００〜
２８００℃の温度で焼成した後、該黒鉛ロール表面に金
属、セラミックス、サーメットのいずれかを溶射したこ
とを特徴とする黒鉛ロール。
し、２００℃以下の温度で加水分解処理し、１８００〜
２８００℃の温度で焼成した後、該黒鉛ロール表面に金
属、セラミックス、サーメットのいずれかを溶射したこ
とを特徴とする黒鉛ロール。
【００１２】 黒鉛ロールに金属アルコキシドを含浸
し、２００℃以下の温度で加水分解処理し、１８００〜
２８００℃の温度で焼成することを特徴とする黒鉛ロー
ルの製造方法。
し、２００℃以下の温度で加水分解処理し、１８００〜
２８００℃の温度で焼成することを特徴とする黒鉛ロー
ルの製造方法。
【００１３】 黒鉛ロールに金属アルコキシドを含浸
し、２００℃以下の温度で加水分解処理し、１８００〜
２８００℃の温度で焼成した後、再度金属アルコキシド
を含浸し、加水分解処理することを特徴とする黒鉛ロー
ルの製造方法。
し、２００℃以下の温度で加水分解処理し、１８００〜
２８００℃の温度で焼成した後、再度金属アルコキシド
を含浸し、加水分解処理することを特徴とする黒鉛ロー
ルの製造方法。
【００１４】 黒鉛ロールに金属アルコキシドを含浸
し、２００℃以下の温度で加水分解処理し、１８００〜
２８００℃の温度で焼成した後、該黒鉛ロール表面に金
属、セラミックス、サーメットのいずれかを溶射するこ
とを特徴とする黒鉛ロールの製造方法。
し、２００℃以下の温度で加水分解処理し、１８００〜
２８００℃の温度で焼成した後、該黒鉛ロール表面に金
属、セラミックス、サーメットのいずれかを溶射するこ
とを特徴とする黒鉛ロールの製造方法。
【００１５】
【００１６】
【作用】本発明は、ロールが高温の金属に接触したり、
雰囲気温度により温度分布が生じるのを抑制するととも
に、仮に温度分布が生じた場合でも膨張しないようなロ
ールとするため、ロール胴長部の材質に着目し、熱拡散
しやすく熱膨張しない材質を検討した。熱伝導率が高い
物質としては銅や銀などがあり、また膨張の小さな材質
としてはセラミックなどの非導電性材料があり、一般に
高熱伝導率の材質は膨張も大きく、逆に膨張しにくい材
質は熱伝導が悪いという性質がある。しかし、熱伝導が
良く膨張しにくいという両方の性質を持ち合わせる特異
な材質として、押しだし黒鉛がある。押しだし黒鉛は、
結晶化がすすむほど熱伝導率が高くなるという性質があ
る。特に結晶は押しだし方向に配向するため、熱伝導は
この方向に特に高く、通常使用される鉄の２〜３倍の熱
伝導率を示す。従って、押しだし方向をロール胴長方向
にとれば、熱は胴長方向に拡散しやすくなり、高温の金
属と接触しても温度分布はつきにい。一方、黒鉛は線膨
張係数が小さく鉄の１／２〜１／１０の伸びしかない。
したがって、仮に温度分布がついても膨張量は小さく、
プロフィールは変化しにくい。
雰囲気温度により温度分布が生じるのを抑制するととも
に、仮に温度分布が生じた場合でも膨張しないようなロ
ールとするため、ロール胴長部の材質に着目し、熱拡散
しやすく熱膨張しない材質を検討した。熱伝導率が高い
物質としては銅や銀などがあり、また膨張の小さな材質
としてはセラミックなどの非導電性材料があり、一般に
高熱伝導率の材質は膨張も大きく、逆に膨張しにくい材
質は熱伝導が悪いという性質がある。しかし、熱伝導が
良く膨張しにくいという両方の性質を持ち合わせる特異
な材質として、押しだし黒鉛がある。押しだし黒鉛は、
結晶化がすすむほど熱伝導率が高くなるという性質があ
る。特に結晶は押しだし方向に配向するため、熱伝導は
この方向に特に高く、通常使用される鉄の２〜３倍の熱
伝導率を示す。従って、押しだし方向をロール胴長方向
にとれば、熱は胴長方向に拡散しやすくなり、高温の金
属と接触しても温度分布はつきにい。一方、黒鉛は線膨
張係数が小さく鉄の１／２〜１／１０の伸びしかない。
したがって、仮に温度分布がついても膨張量は小さく、
プロフィールは変化しにくい。
【００１７】このように黒鉛はサーマルクラウン防止に
は有効な特性を持つが、半面柔らかく、ロールとして使
用する場合には耐摩耗性が問題となってくる。そこで、
黒鉛の性質を十分に活かしながらロールに耐摩耗性を付
与するため、ロール表面に金属、サーメット、セラミッ
クスのいずれかの耐摩耗性被膜を形成することにより摩
耗問題は回避できる。
は有効な特性を持つが、半面柔らかく、ロールとして使
用する場合には耐摩耗性が問題となってくる。そこで、
黒鉛の性質を十分に活かしながらロールに耐摩耗性を付
与するため、ロール表面に金属、サーメット、セラミッ
クスのいずれかの耐摩耗性被膜を形成することにより摩
耗問題は回避できる。
【００１８】さらに、高温雰囲気で問題となる黒鉛の酸
化を防止するためには、黒鉛内に存在する微細な気孔を
塞ぐように微粒子を充填し、黒鉛の粒子を酸素から保護
する被膜をもたせればよい。そのためには黒鉛ロールに
金属アルコキシドを含浸し、加水分解して金属水酸化物
とし、その後金属水酸化物を酸化して金属酸化物とし、
さらに金属酸化物と黒鉛が反応して炭化物を生成する１
８００〜２８００℃まで加熱焼成して炭化物を黒鉛粒子
表面に生成させ、黒鉛の表面に耐酸化性の保護膜を得
る。すなわち、黒鉛ロールには黒鉛粒子間に多くの気孔
が存在するので、まず黒鉛ロールを圧力２〜８ｍｍＨｇ
のような減圧下で保持する真空処理を行って気孔中の空
気を除去したのち、減圧下で金属アルコキシド含浸剤を
注入して気孔に金属アルコキシドを含浸する。その後、
この黒鉛ロールを２００℃以下に加熱してやると、金属
アルコキシドが含浸剤中の水分と反応してＣ2 Ｈ5 ＯＭ
ｅ＋Ｈ 2Ｏ→Ｃ2 Ｈ5 ＯＨ＋ＭｅＯＨのように加水分解
され、金属水酸化物が生成する。この際、加水分解の温
度が２００℃を越えると溶液の突沸が起こり、含浸量が
低下してしまうので、２００℃以下の加熱とする。ま
た、焼成温度は２８００℃を超えると炭化物が蒸発して
ぬけやすくなるため、２８００℃以下とする。
化を防止するためには、黒鉛内に存在する微細な気孔を
塞ぐように微粒子を充填し、黒鉛の粒子を酸素から保護
する被膜をもたせればよい。そのためには黒鉛ロールに
金属アルコキシドを含浸し、加水分解して金属水酸化物
とし、その後金属水酸化物を酸化して金属酸化物とし、
さらに金属酸化物と黒鉛が反応して炭化物を生成する１
８００〜２８００℃まで加熱焼成して炭化物を黒鉛粒子
表面に生成させ、黒鉛の表面に耐酸化性の保護膜を得
る。すなわち、黒鉛ロールには黒鉛粒子間に多くの気孔
が存在するので、まず黒鉛ロールを圧力２〜８ｍｍＨｇ
のような減圧下で保持する真空処理を行って気孔中の空
気を除去したのち、減圧下で金属アルコキシド含浸剤を
注入して気孔に金属アルコキシドを含浸する。その後、
この黒鉛ロールを２００℃以下に加熱してやると、金属
アルコキシドが含浸剤中の水分と反応してＣ2 Ｈ5 ＯＭ
ｅ＋Ｈ 2Ｏ→Ｃ2 Ｈ5 ＯＨ＋ＭｅＯＨのように加水分解
され、金属水酸化物が生成する。この際、加水分解の温
度が２００℃を越えると溶液の突沸が起こり、含浸量が
低下してしまうので、２００℃以下の加熱とする。ま
た、焼成温度は２８００℃を超えると炭化物が蒸発して
ぬけやすくなるため、２８００℃以下とする。
【００１９】炭化物を生成させた後の気孔には酸化物が
あるものの、若干体積が減少するためさらに含浸・加水
分解を繰り返し、気孔内をほぼ金属酸化物で充填してし
まうことにより耐酸化性効果がでる。
あるものの、若干体積が減少するためさらに含浸・加水
分解を繰り返し、気孔内をほぼ金属酸化物で充填してし
まうことにより耐酸化性効果がでる。
【００２０】金属アルコキシドとしては、たとえばＡｌ
（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 、Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 、Ｚｒ（ＯＣ
5 Ｈ11）4 、ＺｒＳｉ（ＯＣ5 Ｈ11）4 等をエタノール
やイソプロパノール等のアルコールに分散したものを使
用することができる。特に酸化物としてＺｒＯ2 ・Ｓｉ
Ｏ2 や３Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 が生成されると、これ
らはカーボンの膨張率とほぼ同等の膨張率となることか
ら、高温時でも隙間が無い状態にできるため耐酸化性の
改善効果が著しいので、Ａｌ（ＯＣ2 Ｈ5 ）3とＳｉ
（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 を酸化されたときに３Ａｌ2 Ｏ3 ・２
ＳｉＯ2 の組成となるように混合したもの、Ｓｉ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）4 とＺｒ（ＯＣ5 Ｈ11）4 を酸化されたときに
ＺｒＯ2 ・ＳｉＯ2 の組成となるように混合したもの
や、ＺｒＳｉ（ＯＣ5 Ｈ11）4 を含浸することが好まし
い。
（ＯＣ2 Ｈ5 ）3 、Ｓｉ（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 、Ｚｒ（ＯＣ
5 Ｈ11）4 、ＺｒＳｉ（ＯＣ5 Ｈ11）4 等をエタノール
やイソプロパノール等のアルコールに分散したものを使
用することができる。特に酸化物としてＺｒＯ2 ・Ｓｉ
Ｏ2 や３Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 が生成されると、これ
らはカーボンの膨張率とほぼ同等の膨張率となることか
ら、高温時でも隙間が無い状態にできるため耐酸化性の
改善効果が著しいので、Ａｌ（ＯＣ2 Ｈ5 ）3とＳｉ
（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 を酸化されたときに３Ａｌ2 Ｏ3 ・２
ＳｉＯ2 の組成となるように混合したもの、Ｓｉ（ＯＣ
2 Ｈ5 ）4 とＺｒ（ＯＣ5 Ｈ11）4 を酸化されたときに
ＺｒＯ2 ・ＳｉＯ2 の組成となるように混合したもの
や、ＺｒＳｉ（ＯＣ5 Ｈ11）4 を含浸することが好まし
い。
【００２１】
【実施例】以下、実施例を説明する。
【００２２】
【実施例１】図１（ａ）は、本発明の黒鉛ロールの側断
面を、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面を示す。
面を、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面を示す。
【００２３】含浸するために使用した供試材カーボン
は、３０００℃で焼成した熱伝導率が１４０［Ｗ／ｍ2
Ｋ］、線膨張係数が１×１０-6［１／℃］の外形２３０
ｍｍ、長さ１０００ｍｍの円筒で、軸をとりつけるため
内径１５０ｍｍの貫通穴が開いたものである。このカー
ボンを２〜８ｍｍＨｇの減圧下で６０分脱気処理して黒
鉛の気孔内の空気を除去した後、減圧下でアルコキシド
を３０分含浸した。その後、大気圧に戻してさらに３０
分保持し、含浸剤から取り出して室温で２４時間保持し
た後、１５０℃で２４時間加水分解処理した。その後、
リードハンマー炉で９００℃、２０時間の焼成を行い、
続いて熱処理温度を変えて１５日間加熱処理した。
は、３０００℃で焼成した熱伝導率が１４０［Ｗ／ｍ2
Ｋ］、線膨張係数が１×１０-6［１／℃］の外形２３０
ｍｍ、長さ１０００ｍｍの円筒で、軸をとりつけるため
内径１５０ｍｍの貫通穴が開いたものである。このカー
ボンを２〜８ｍｍＨｇの減圧下で６０分脱気処理して黒
鉛の気孔内の空気を除去した後、減圧下でアルコキシド
を３０分含浸した。その後、大気圧に戻してさらに３０
分保持し、含浸剤から取り出して室温で２４時間保持し
た後、１５０℃で２４時間加水分解処理した。その後、
リードハンマー炉で９００℃、２０時間の焼成を行い、
続いて熱処理温度を変えて１５日間加熱処理した。
【００２４】このように処理したカーボンスリーブ１に
３０００鉄製の軸３を入れ、スリーブ１の両端を固定リ
ング２で固定した。ロールの表層に１５０μｍのＷＣ−
１２％Ｃｏをプラズマ溶射した。図示していないが、カ
ーボンスリーブ１の両端に９０°の間隔で４箇所胴長方
向に径１０ｍｍ、深さ３０ｍｍの穴をあけ、ここに固定
リング２の端面側からボルトを通してスリーブ１の回転
を防止するとともに、固定リング２は外周にあけた穴か
ら軸３に６角ボルトを通して固定した。このロールに板
幅５００ｍｍ、厚み０．３ｍｍの冷延鋼板を８５０℃に
加熱して１時間接触させた後のロールのプロフィール
を、触針を冷却した変位計にて測定した。本発明のロー
ルと同じサイズの鉄製ロールを用いて同じ実験を行なっ
た結果、本発明のロールは鋼板が接触した中心と鋼板エ
ッジとの差は４μｍで、鉄製ロールの５０μｍと比べ約
１／１０であり、大幅にサーマルクラウンを抑制でき
た。
３０００鉄製の軸３を入れ、スリーブ１の両端を固定リ
ング２で固定した。ロールの表層に１５０μｍのＷＣ−
１２％Ｃｏをプラズマ溶射した。図示していないが、カ
ーボンスリーブ１の両端に９０°の間隔で４箇所胴長方
向に径１０ｍｍ、深さ３０ｍｍの穴をあけ、ここに固定
リング２の端面側からボルトを通してスリーブ１の回転
を防止するとともに、固定リング２は外周にあけた穴か
ら軸３に６角ボルトを通して固定した。このロールに板
幅５００ｍｍ、厚み０．３ｍｍの冷延鋼板を８５０℃に
加熱して１時間接触させた後のロールのプロフィール
を、触針を冷却した変位計にて測定した。本発明のロー
ルと同じサイズの鉄製ロールを用いて同じ実験を行なっ
た結果、本発明のロールは鋼板が接触した中心と鋼板エ
ッジとの差は４μｍで、鉄製ロールの５０μｍと比べ約
１／１０であり、大幅にサーマルクラウンを抑制でき
た。
【００２５】
【実施例２】本発明のロールの耐摩耗性効果を確認する
ため、実施例１と同様に表１に示すように熱処理温度を
変えて黒鉛ロールを製造し、図２に示す摩耗試験装置で
接触回転による摩耗試験を実施した。図中の基準ロール
８の材質は、鋼板を想定して軟鋼とした。この基準ロー
ル８に、試験ロール５をロール接触部に５ｋｇ／ｍｍの
圧下力が加わるように接触させ、５００ｒｐｍの回転数
で５時間回転させた後の摩耗量を測定した。表１に摩耗
試験結果を示す。
ため、実施例１と同様に表１に示すように熱処理温度を
変えて黒鉛ロールを製造し、図２に示す摩耗試験装置で
接触回転による摩耗試験を実施した。図中の基準ロール
８の材質は、鋼板を想定して軟鋼とした。この基準ロー
ル８に、試験ロール５をロール接触部に５ｋｇ／ｍｍの
圧下力が加わるように接触させ、５００ｒｐｍの回転数
で５時間回転させた後の摩耗量を測定した。表１に摩耗
試験結果を示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】未処理の黒鉛ロールＡと、単にアルコキシ
ドを含浸し、加水分解しただけのロールＢ〜Ｄとは摩耗
量はほとんど変わらず、カーボンの中でも硬いと考えら
れるＣＩＰ材のロールＮの場合でも約半分程度しか摩耗
の改善が見られなかった。それに対し、本発明のロール
Ｈ〜Ｍでは、摩耗量は未処理の黒鉛に比べ１／４まで改
善された。一方、同じアルコキシドを用いて加水分解処
理まで同じ条件で行ない、その後焼成温度を変えたロー
ルＥ〜Ｇでは、１８００℃未満のためあまり摩耗の改善
効果が得られなかった。本発明の黒鉛ロールは、１８０
０℃以上の加熱温度で金属アルコキシドの金属酸化物が
黒鉛と反応して炭化物が形成されており、黒鉛表面に硬
質な層が形成されるため、黒鉛の硬度を増すことができ
る。しかるに、炭化物が生成反応しない１８００℃未満
の低温では、未処理の黒鉛とほぼ同等の摩耗をしめす。
ドを含浸し、加水分解しただけのロールＢ〜Ｄとは摩耗
量はほとんど変わらず、カーボンの中でも硬いと考えら
れるＣＩＰ材のロールＮの場合でも約半分程度しか摩耗
の改善が見られなかった。それに対し、本発明のロール
Ｈ〜Ｍでは、摩耗量は未処理の黒鉛に比べ１／４まで改
善された。一方、同じアルコキシドを用いて加水分解処
理まで同じ条件で行ない、その後焼成温度を変えたロー
ルＥ〜Ｇでは、１８００℃未満のためあまり摩耗の改善
効果が得られなかった。本発明の黒鉛ロールは、１８０
０℃以上の加熱温度で金属アルコキシドの金属酸化物が
黒鉛と反応して炭化物が形成されており、黒鉛表面に硬
質な層が形成されるため、黒鉛の硬度を増すことができ
る。しかるに、炭化物が生成反応しない１８００℃未満
の低温では、未処理の黒鉛とほぼ同等の摩耗をしめす。
【００２８】
【実施例３】次に、実施例２と同様の処理を５０ｍｍ×
５０ｍｍ×１０ｍｍのカーボン材に施して試験片とし、
耐酸化性テストを実施した。耐酸化性テストは、１０５
０℃、Ｎ2 −２５％Ｈ2 で露点を＋４０℃で２４時間、
その後露点を−４０℃で２４時間という条件で各々４回
繰り返して合計１９２時間の試験を行ない、試験後の酸
化損耗量を重量減少率で評価した。表２、表３に耐酸化
性試験結果を示す。
５０ｍｍ×１０ｍｍのカーボン材に施して試験片とし、
耐酸化性テストを実施した。耐酸化性テストは、１０５
０℃、Ｎ2 −２５％Ｈ2 で露点を＋４０℃で２４時間、
その後露点を−４０℃で２４時間という条件で各々４回
繰り返して合計１９２時間の試験を行ない、試験後の酸
化損耗量を重量減少率で評価した。表２、表３に耐酸化
性試験結果を示す。
【００２９】
【表２】
【００３０】
【表３】
【００３１】コロイド粒子を含浸したロール２〜４、１
２〜１４、２２〜２４、３２〜３４は、未処理の黒鉛ロ
ール１、１１、２１、３１と同程度の耐酸化性しか示さ
なかった。金属アルコキシドを含浸したロールでも、顕
著に耐酸化性を示すロール８〜１０、１８〜２０、２８
〜３０、３８〜４０と、あまり耐酸化性を示さないロー
ル５〜７、１５〜１７、２５〜２７、３５〜３７との２
つに分れた。顕著な耐酸化性を示すロール８〜１０、１
８〜２０、２８〜３０、３８〜４０は、１０５０℃の試
験雰囲気温度においてＺｒＳｉＯ4 及び３Ａｌ2 Ｏ3 ・
３ＳｉＯ2 組成になる金属アルコキシドを含浸したもの
であった。一方、あまり耐酸化性を示さないロール５〜
７、１５〜１７、２５〜２７、３５〜３７は、１０５０
℃の試験雰囲気温度においてＡｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、Ｚ
ｒＯ2 組成になる金属アルコキシドを含浸したものであ
った。これらのアルコキシドによる差異は、化学組成で
決定される熱膨張係数によるものと推定される。即ち、
顕著な耐酸化性を示すものは熱膨張係数が黒鉛とほぼ近
い４×１０-6［１／℃］であるのに対し、あまり耐酸化
性を示さないものは８×１０-6［１／℃］と黒鉛に比べ
大きいため、含浸して黒鉛中の気孔のまわりに形成され
た酸化被膜が剥離したためと考えられる。
２〜１４、２２〜２４、３２〜３４は、未処理の黒鉛ロ
ール１、１１、２１、３１と同程度の耐酸化性しか示さ
なかった。金属アルコキシドを含浸したロールでも、顕
著に耐酸化性を示すロール８〜１０、１８〜２０、２８
〜３０、３８〜４０と、あまり耐酸化性を示さないロー
ル５〜７、１５〜１７、２５〜２７、３５〜３７との２
つに分れた。顕著な耐酸化性を示すロール８〜１０、１
８〜２０、２８〜３０、３８〜４０は、１０５０℃の試
験雰囲気温度においてＺｒＳｉＯ4 及び３Ａｌ2 Ｏ3 ・
３ＳｉＯ2 組成になる金属アルコキシドを含浸したもの
であった。一方、あまり耐酸化性を示さないロール５〜
７、１５〜１７、２５〜２７、３５〜３７は、１０５０
℃の試験雰囲気温度においてＡｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、Ｚ
ｒＯ2 組成になる金属アルコキシドを含浸したものであ
った。これらのアルコキシドによる差異は、化学組成で
決定される熱膨張係数によるものと推定される。即ち、
顕著な耐酸化性を示すものは熱膨張係数が黒鉛とほぼ近
い４×１０-6［１／℃］であるのに対し、あまり耐酸化
性を示さないものは８×１０-6［１／℃］と黒鉛に比べ
大きいため、含浸して黒鉛中の気孔のまわりに形成され
た酸化被膜が剥離したためと考えられる。
【００３２】
【発明の効果】本発明の黒鉛ロールは高温の被加熱材と
接触しても温度分布があまりつかず、かつ膨張率も小さ
いのでサーマルクラウンの発生が抑止できる。そのた
め、接触不良が回避でき、高温に加熱されたストリップ
などの変形や、温度の不均一を防止することができる。
したがって、例えば鋼板の連続焼鈍炉などで使用すれ
ば、板幅が変更になってもロールのプロフィールは安定
しているため板形状の悪化を防止でき、また蛇行などの
発生も防止できる。そのため、ライン速度をおとさずに
生産が可能となり、高速搬送も可能になる。さらに、ロ
ール冷却へ使えば、カーボンの熱伝導が良いため効率的
にかつ形状不良を起こさず冷却が可能である。通電ロー
ルに応用した場合にも、加熱して高温になった金属と接
触してもプロフィールが安定しているため、接触不良に
伴うスパークの発生を防止できる。
接触しても温度分布があまりつかず、かつ膨張率も小さ
いのでサーマルクラウンの発生が抑止できる。そのた
め、接触不良が回避でき、高温に加熱されたストリップ
などの変形や、温度の不均一を防止することができる。
したがって、例えば鋼板の連続焼鈍炉などで使用すれ
ば、板幅が変更になってもロールのプロフィールは安定
しているため板形状の悪化を防止でき、また蛇行などの
発生も防止できる。そのため、ライン速度をおとさずに
生産が可能となり、高速搬送も可能になる。さらに、ロ
ール冷却へ使えば、カーボンの熱伝導が良いため効率的
にかつ形状不良を起こさず冷却が可能である。通電ロー
ルに応用した場合にも、加熱して高温になった金属と接
触してもプロフィールが安定しているため、接触不良に
伴うスパークの発生を防止できる。
【００３３】カーボンの欠点であった摩耗についても、
本ロールは硬質の被膜を表層に有するので、長時間安定
して使用が可能である。また、仮に摩耗が進んでも、表
層のみを再処理すれば何度でも母材を使えるので、経済
的である。
本ロールは硬質の被膜を表層に有するので、長時間安定
して使用が可能である。また、仮に摩耗が進んでも、表
層のみを再処理すれば何度でも母材を使えるので、経済
的である。
【図１】本発明の黒鉛ロールの断面構造を示す図であ
る。
る。
【図２】摩耗試験装置を示す図である。
１ カーボンスリーブ ２ 固定リング ３ 軸 ４ 被膜 ５ 試験ロール ６ 軸 ７ 圧下 ８ 基準ロール ９ モーター １０ ベース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C21D 1/00 115 C21D 9/56 101 B21B 27/00 B21B 39/00
Claims (6)
- 【請求項１】 黒鉛ロールに金属アルコキシドを含浸
し、２００℃以下の温度で加水分解処理し、１８００〜
２８００℃の温度で焼成したことを特徴とする黒鉛ロー
ル。 - 【請求項２】 黒鉛ロールに金属アルコキシドを含浸
し、２００℃以下の温度で加水分解処理し、１８００〜
２８００℃の温度で焼成した後、再度金属アルコキシド
を含浸し、加水分解処理したことを特徴とする黒鉛ロー
ル。 - 【請求項３】 黒鉛ロールに金属アルコキシドを含浸
し、２００℃以下の温度で加水分解処理し、１８００〜
２８００℃の温度で焼成した後、該黒鉛ロール表面に金
属、セラミックス、サーメットのいずれかを溶射したこ
とを特徴とする黒鉛ロール。 - 【請求項４】 黒鉛ロールに金属アルコキシドを含浸
し、２００℃以下の温度で加水分解処理し、１８００〜
２８００℃の温度で焼成することを特徴とする黒鉛ロー
ルの製造方法。 - 【請求項５】 黒鉛ロールに金属アルコキシドを含浸
し、２００℃以下の温度で加水分解処理し、１８００〜
２８００℃の温度で焼成した後、再度金属アルコキシド
を含浸し、加水分解処理することを特徴とする黒鉛ロー
ルの製造方法。 - 【請求項６】 黒鉛ロールに金属アルコキシドを含浸
し、２００℃以下の温度で加水分解処理し、１８００〜
２８００℃の温度で焼成した後、該黒鉛ロール表面に金
属、セラミックス、サーメットのいずれかを溶射するこ
とを特徴とする黒鉛ロールの製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5165908A JP2997977B2 (ja) | 1993-06-14 | 1993-06-14 | 黒鉛ロールおよびその製造方法 |
| TW83107506A TW267959B (ja) | 1993-06-14 | 1994-08-16 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5165908A JP2997977B2 (ja) | 1993-06-14 | 1993-06-14 | 黒鉛ロールおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06346135A JPH06346135A (ja) | 1994-12-20 |
| JP2997977B2 true JP2997977B2 (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=15821296
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5165908A Expired - Lifetime JP2997977B2 (ja) | 1993-06-14 | 1993-06-14 | 黒鉛ロールおよびその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2997977B2 (ja) |
| TW (1) | TW267959B (ja) |
-
1993
- 1993-06-14 JP JP5165908A patent/JP2997977B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-08-16 TW TW83107506A patent/TW267959B/zh active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW267959B (ja) | 1996-01-11 |
| JPH06346135A (ja) | 1994-12-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19991006 |