JP5414496B2 - Hearth Roll - Google Patents
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Description
本発明は、ロール周面にセラミックス皮膜が形成されたハースロール（鋼板等の熱処理炉で使用される搬送ロール）であって、鋼板熱処理炉内での使用に好適なハースロールに関する。 The present invention relates to a hearth roll (conveying roll used in a heat treatment furnace such as a steel plate) having a ceramic film formed on the roll peripheral surface, and relates to a hearth roll suitable for use in a steel plate heat treatment furnace.
鋼板連続焼鈍ライン（ＣＡＬ）や鋼板連続溶融亜鉛めっきライン（ＣＧＬ）の焼鈍炉内は、温度が６００〜１３００℃で、且つ酸化性雰囲気または還元性雰囲気となっている。このような環境の焼鈍炉内を、被熱処理材である鋼板は、ハースロールで連続的に搬送されながら焼鈍される。そのため、焼鈍炉内に配設されるハースロールは、長時間にわたって上記雰囲気に曝されることから、ロール周面に摩耗が生じたり、温度の上昇過程および降下過程で熱応力を受ける。 The temperature in the annealing furnace of the steel plate continuous annealing line (CAL) and the steel plate continuous hot dip galvanizing line (CGL) is 600 to 1300 ° C. and an oxidizing atmosphere or a reducing atmosphere. In the annealing furnace of such an environment, the steel plate as the material to be heat-treated is annealed while being continuously conveyed by a hearth roll. Therefore, since the hearth roll disposed in the annealing furnace is exposed to the above atmosphere for a long time, the roll peripheral surface is worn or receives thermal stress in the temperature rising process and the lowering process.
また、焼鈍過程で、鋼板に含まれるＭｎやＳｉなどの酸化され易い元素が、鋼板の表面に濃化して酸化物を形成し、これらの酸化物がハースロールの周面に凝着して堆積し、ロール周面に凸状の異物（いわゆる、ピックアップあるいはビルドアップ）が形成される場合がある。
そして、ハースロールの周面が摩耗したり当該周面にピックアップに伴う凹凸が発生したりすると、ハースロールで鋼板が搬送されている間に、鋼板の表面に疵が付いて品質低下の原因になるため、これを防止する必要がある。
Also, during the annealing process, easily oxidized elements such as Mn and Si contained in the steel sheet are concentrated on the surface of the steel sheet to form oxides, and these oxides adhere to the peripheral surface of the hearth roll and accumulate. In some cases, convex foreign matter (so-called pickup or build-up) is formed on the roll peripheral surface.
And if the peripheral surface of the hearth roll is worn or irregularities associated with the pick-up occur on the peripheral surface, the surface of the steel plate is wrinkled while the steel plate is being transported by the hearth roll, causing deterioration in quality. Therefore, it is necessary to prevent this.
このようなことに対する従来技術として特許文献１に記載の技術がある。特許文献１には、Ｙ2Ｏ3が４〜２５ｗｔ％で残部が実質的にＺｒＯ2であるセラミックス皮膜を連続焼鈍炉のハースロールに溶射により形成することで、ハースロールの高温耐摩耗性を向上させ、酸化物がロールの表面（ロール周面）に凝着して堆積することを防止できると記載されている。
There exists a technique of
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、合金元素として多量のマンガン（Ｍｎ）を含有する高張力鋼板の場合、鋼板表面に濃化したＭｎがハースロール表面に付着して拡散する。このため、Ｍｎ拡散領域でジルコニアの立方晶および正方晶安定化元素であるイットリウム（Ｙ）濃度が低下して、立方晶から正方晶、正方晶から単斜晶への変態が促進される。この結晶変態に伴う体積変化（例えば、正方晶⇒単斜晶で約４％）によって、ハースロール表面に形成されたジルコニア皮膜に、高い圧縮応力が負荷され、その結果、皮膜が破壊される恐れがある。
However, in the method described in
本発明は、このような点を考慮して、合金元素として多量のマンガン（Ｍｎ）を含有する高張力鋼板を搬送する場合であっても、ハースロールのロール周面に形成された部分安定化ジルコニア溶射皮膜が剥離破壊され難くすることを課題とする。 In consideration of these points, the present invention provides a partial stabilization formed on the peripheral surface of the hearth roll even when a high-strength steel sheet containing a large amount of manganese (Mn) as an alloy element is transported. It is an object to make the zirconia sprayed coating difficult to peel and break.
上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１に記載した発明は、主成分である安定化ジルコニアまたは部分安定化ジルコニアからなるジルコニア（ＺｒＯ2）粉末に対し、二酸化マンガンＭｎＯ2換算で１０．１質量％〜２５質量％の酸化マンガンを添加剤として添加した混合／複合材を溶射することにより、ロール周面にジルコニア系セラミックス皮膜を形成したことを特徴とするハースロールを提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention described in
次に、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した構成に対し、上記添加剤としての酸化マンガンは、二酸化マンガンＭｎＯ2、または二酸化マンガンＭｎＯ2を主成分とし、これに一酸化マンガンＭｎＯ、四三酸化マンガンＭｎ3Ｏ4、三二酸化マンガンＭｎ2Ｏ3の少なくとも一つを含有させた酸化マンガンであることを特徴とするものである。
次に、請求項３に記載した発明は、請求項１又は請求項２に記載した構成に対し、上記混合／複合材は、安定化ジルコニアまたは部分安定化ジルコニアからなるジルコニア（ＺｒＯ2）粉末と添加剤である酸化マンガン粉末とを、機械的混合、造粒、造粒焼結、電融粉砕、造粒プラズマ緻密化のいずれかの方法を使用して作成したものであることを特徴とするものである。
Next, the invention described in
Next, the invention described in claim 3 is the structure described in
ジルコニア（ＺｒＯ2）の安定化剤としては、酸化イットリウム（Ｙ2Ｏ3）、酸化セリウム（ＣｅＯ2）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）等が使用される。なお、安定化ジルコニアとは、立方晶ジルコニアが室温でも安定化されているものである。また、部分安定化ジルコニアとは、正方晶ジルコニアが室温でも一部残存した状態を指す。いずれも、外部応力を受けると正方晶から単斜晶へのマルテンサイト変態が生じ、特に引張応力の作用によって進展する亀裂の成長を抑制し、高い破壊靭性を持つ。 As a stabilizer for zirconia (ZrO 2 ), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), cerium oxide (CeO 2 ), magnesium oxide (MgO), calcium oxide (CaO), or the like is used. Stabilized zirconia is one in which cubic zirconia is stabilized even at room temperature. Partially stabilized zirconia refers to a state in which tetragonal zirconia partially remains even at room temperature. In both cases, when subjected to external stress, a martensitic transformation from tetragonal to monoclinic crystal occurs, and in particular, growth of cracks that progress due to the action of tensile stress is suppressed, and high fracture toughness is achieved.
本発明のハースロールによれば、ジルコニア（ＺｒＯ2）粉末に対し、酸化マンガンを二酸化マンガンＭｎＯ2換算で１０．１質量％〜２５質量％の範囲で添加剤として添加した混合／複合材を溶射することにより、ロール周面にジルコニア系セラミックス皮膜が形成されている。これによって、合金元素として多量のマンガン（Ｍｎ）を含有する高張力鋼板を搬送する場合に、鋼板からロール表面に付着したＭｎが表面の皮膜内部へ拡散するのを抑制することができる。よって、皮膜に含まれる安定化剤の濃度が保持されて、皮膜を構成するジルコニアが立方晶、正方晶から単斜晶へ変態し難くなるため、皮膜の破壊が防止される。 According to the hearth roll of the present invention, a mixed / composite material in which manganese oxide is added as an additive in the range of 10.1% by mass to 25% by mass in terms of manganese dioxide MnO 2 is sprayed on zirconia (ZrO 2 ) powder. By doing so, a zirconia-based ceramic film is formed on the roll peripheral surface. Thereby, when conveying a high-tensile steel plate containing a large amount of manganese (Mn) as an alloy element, it is possible to suppress Mn adhering from the steel plate to the roll surface from diffusing into the surface coating. Therefore, the concentration of the stabilizer contained in the film is maintained, and the zirconia constituting the film is difficult to transform from cubic crystal, tetragonal crystal to monoclinic crystal, thereby preventing the film from being broken.
すなわち、本発明のハースロールによれば、合金元素として多量のマンガン（Ｍｎ）を含有する高張力鋼板を搬送する場合であっても、ロール周面に形成されたジルコニア溶射皮膜が剥離破壊され難い。この結果、ハースロールの寿命を長くすることができる。 That is, according to the hearth roll of the present invention, the zirconia sprayed coating formed on the roll peripheral surface is hardly peeled and broken even when a high-tensile steel sheet containing a large amount of manganese (Mn) as an alloy element is conveyed. . As a result, the life of the hearth roll can be extended.
以下、本発明の実施形態について説明する。
主成分である安定化ジルコニアまたは部分安定化ジルコニアからなるジルコニア（ＺｒＯ2）粉末に対し、二酸化マンガンＭｎＯ2換算で１０．１質量％〜２５質量％の酸化マンガンを添加剤として添加して混合／複合材を作成する。
例えば、安定化ジルコニアまたは部分安定化ジルコニアからなるジルコニア（ＺｒＯ2）粉末と添加剤である酸化マンガン粉末とを、機械的混合、造粒、造粒焼結、電融粉砕、造粒プラズマ緻密化のいずれかの方法で混合等を実施して、混合／複合材とする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
To the zirconia (ZrO 2 ) powder composed of stabilized zirconia or partially stabilized zirconia as the main component, 10.1% by mass to 25% by mass of manganese oxide in terms of manganese dioxide MnO 2 is added as an additive and mixed / Create a composite.
For example, zirconia (ZrO 2 ) powder composed of stabilized zirconia or partially stabilized zirconia and manganese oxide powder as an additive are mechanically mixed, granulated, granulated sintered, electrofused, and granulated plasma densified. Mixing or the like is carried out by any of the above methods to obtain a mixed / composite material.
その作成した混合／複合材をハースロール表面に溶射することで、ロール周面にジルコニア系セラミックス皮膜を形成する。
上記添加剤としての酸化マンガンは、二酸化マンガンＭｎＯ2だけから構成されていても良い。または二酸化マンガンＭｎＯ2を主成分とし、これに一酸化マンガンＭｎＯ、四三酸化マンガンＭｎ3Ｏ4、三二酸化マンガンＭｎ2Ｏ3の少なくとも一つを含有させた酸化マンガンを、添加剤としての酸化マンガンとする。
By spraying the prepared mixed / composite material on the surface of the hearth roll, a zirconia-based ceramic film is formed on the peripheral surface of the roll.
Manganese oxide as the additive may be composed only of manganese dioxide MnO 2 . Alternatively, manganese oxide containing manganese dioxide MnO 2 as a main component and manganese oxide containing at least one of manganese monoxide MnO, manganese trioxide Mn 3 O 4 , and manganese trioxide Mn 2 O 3 is oxidized as an additive. Manganese is used.
以上のようにロール周面にジルコニア系セラミックス皮膜を形成したハースロールを、鋼板の熱処理を行う鋼板熱処理炉内に配置して、搬送されてくる鋼板の搬送を行う。
本実施形態のハースロールでは、合金元素として多量のマンガン（Ｍｎ）を含有する高張力鋼板を搬送する場合に、鋼板からロール表面に付着したＭｎが表面の皮膜内部へ拡散するのを抑制することができる。この結果、皮膜に含まれる安定化剤の濃度が保持されて、皮膜を構成するジルコニアが立方晶、正方晶から単斜晶へ変態し難くなるため、皮膜の破壊が防止される。すなわち、本実施形態のハースロールによれば、合金元素として多量のマンガン（Ｍｎ）を含有する高張力鋼板を搬送する場合であっても、ロール周面に形成されたジルコニア溶射皮膜が剥離破壊され難い。この結果、ハースロールの寿命を長くすることができる。
As described above, the hearth roll having the zirconia-based ceramic film formed on the roll peripheral surface is placed in a steel plate heat treatment furnace for performing heat treatment of the steel plate, and the conveyed steel plate is conveyed.
In the hearth roll of this embodiment, when conveying a high-tensile steel sheet containing a large amount of manganese (Mn) as an alloy element, the Mn adhering to the roll surface from the steel sheet is prevented from diffusing into the surface coating. Can do. As a result, the concentration of the stabilizer contained in the film is maintained, and the zirconia constituting the film is difficult to transform from cubic or tetragonal to monoclinic crystal, so that the film is prevented from being broken. That is, according to the hearth roll of this embodiment, the zirconia sprayed coating formed on the peripheral surface of the roll is peeled and broken even when a high-tensile steel sheet containing a large amount of manganese (Mn) as an alloy element is transported. hard. As a result, the life of the hearth roll can be extended.
次に、上記各組成条件の設定理由その他について説明する。
５０ｍｍ×５０ｍｍ×厚さ１０ｍｍのＳＵＳ３０４鋼からなる板を基材とし、その表面に中間層として、厚さ１００μｍのＣｏＣｒＡｌＹ合金からなる層を溶射により形成した。 その上に、混合／複合粉末を溶射することで、厚さ１５０μｍの二酸化マンガン含有ジルコニア皮膜を形成した。混合／複合粉末として、下記のように設定して、サンプルＮｏ．１〜７を作成した。
Next, the reason for setting each of the above composition conditions will be described.
A plate made of SUS304 steel having a size of 50 mm × 50 mm ×
すなわち、上記混合／複合粉末は、二酸化マンガンＭｎＯ2粉末の混合／複合粉末における含有率を、サンプルＮｏ．１では無添加、Ｎｏ．２では３．５質量％、Ｎｏ．３では７．０質量％、Ｎｏ．４では１０．１質量％、Ｎｏ．５では１５．０質量％、Ｎｏ．６では２５．０質量％、Ｎｏ．７では３０．０質量％とし、残部を、Ｙ2Ｏ3の含有率が８質量％となる量で安定化させたジルコニア粉末として混合／複合粉末を作成した。 That is, the above-mentioned mixed / composite powder indicates the content of the manganese dioxide MnO 2 powder in the mixed / composite powder according to Sample No. No. 1, no addition, no. 2 is 3.5% by mass, 3 is 7.0% by mass, 4 was 10.1% by mass, No. 5, 15.0 mass%, No. 5 6 was 25.0% by mass, 7 was 30.0% by mass, and the rest was mixed / composite powder as zirconia powder stabilized with an amount of Y 2 O 3 content of 8% by mass.
このような混合／複合粉末はそれぞれ、ジルコニア系粉末、二酸化マンガンＭｎＯ2粉末をそれぞれ一次粉末とし、これらを複合化して造粒粉とした後、焼成する造粒焼結法を用いて作製したものである。なお、粉末の作製方法は、本造粒焼結法をはじめとして、機械的混合、造粒のまま、両者を電気炉で融解させることで得られたインゴットを粉砕、分級する電融粉砕法、造粒した二次粒子を熱プラズマ環境下で緻密化する造粒プラズマ緻密化法を適用することができる。 Each of these mixed / composite powders was prepared using a granulating and sintering method in which zirconia-based powder and manganese dioxide MnO 2 powder were each made into a primary powder, and these were compounded into a granulated powder and then fired. It is. In addition, the preparation method of the powder includes the present granulation and sintering method, mechanical mixing, and the ingot obtained by melting both in an electric furnace while granulating, and an electromelting pulverization method for classifying and classifying the ingot. A granulated plasma densification method for densifying the granulated secondary particles in a thermal plasma environment can be applied.
このようにして形成されたサンプルの各皮膜の相構造をＸ線回折で分析したところ、正方晶系のジルコニア皮膜が形成されていることが確認された。
次に、得られたジルコニア皮膜がＭｎと反応して変態が生じるかどうか調べるために、各ジルコニア皮膜の上にＭｎＯ粉末を載せて、窒素雰囲気中で９５０℃の温度で１００時間保持する試験を１サイクルとし、それを６サイクル実施する試験を行った。ここで、ＭｎＯ粉末を用いたのは、実機において鋼板表面に濃化してくるＭｎ成分がＭｎＯの形態を取っているからである。このとき各試験サイクルの前後で皮膜の相構造をＸ線回折で調べ、正方晶系のジルコニア皮膜の単斜晶への変態進行度合い（単斜晶比率：Ｘｍ）を、下記の（１）式によって算出した。
When the phase structure of each film of the sample thus formed was analyzed by X-ray diffraction, it was confirmed that a tetragonal zirconia film was formed.
Next, in order to investigate whether the obtained zirconia film reacts with Mn to cause transformation, a test is performed in which MnO powder is placed on each zirconia film and held at a temperature of 950 ° C. for 100 hours in a nitrogen atmosphere. A test was conducted in which one cycle was performed and six cycles were performed. Here, the MnO powder was used because the Mn component concentrated on the steel sheet surface in the actual machine takes the form of MnO. At this time, the phase structure of the film was examined by X-ray diffraction before and after each test cycle, and the degree of progress of the transformation of the tetragonal zirconia film to the monoclinic crystal (monoclinic crystal ratio: Xm) was expressed by the following formula (1): Calculated by
その結果を、図１に、単斜晶比率Ｘｍ（％）と累積熱処理時間（サイクル数）との関係のグラフで示す。
この図１のグラフから、ＭｎＯ2の添加量が０〜７．０質量％の皮膜では熱処理時間の経過に伴い、単斜晶比率が大きくなっていき変態が進行していることがわかる。一方、ＭｎＯ2添加量が１０．１質量％以上となると、無添加の場合に比べて変態の進行を抑制できることがわかる。その度合いは添加量が多いほど顕著になる。特にＭｎＯ2添加量が２５質量％以上になると、変態はほとんど発生しておらず、優れた特性を示すことがわかる。
The results are shown in FIG. 1 as a graph of the relationship between the monoclinic crystal ratio Xm (%) and the cumulative heat treatment time (number of cycles).
From the graph of FIG. 1, it can be seen that the monoclinic crystal ratio increases as the heat treatment time elapses in the film in which the amount of MnO 2 added is 0 to 7.0% by mass, and the transformation proceeds. On the other hand, it can be seen that when the amount of MnO 2 added is 10.1% by mass or more, the progress of transformation can be suppressed as compared with the case of no addition. The degree becomes more prominent as the added amount increases. In particular, when the amount of MnO 2 added is 25% by mass or more, it is understood that almost no transformation occurs and excellent characteristics are exhibited.
このように、本発明でＭｎＯ2添加量の下限を１０．１質量％と規定することで、無添加に比べて変態が抑制できる。もっとも、単斜晶への変態を抑制する観点から、ＭｎＯ2添加量を１０．５質量％以上とするのが好ましい。
次に、ＭｎＯ2が添加されたジルコニア皮膜に対する耐熱サイクル特性を調べる試験を行った。前述のＮｏ．１〜７の各サンプルを大気中で１０００℃まで加熱した後、水中に入れて急冷する処理を繰返し、皮膜に剥離が生じるまでの繰返し数を調べて、この回数を「剥離までの熱サイクル数」とした。なお、剥離までの熱サイクル数が大きいほど耐熱衝撃性に優れる。その結果を図２にグラフで示す。
Thus, in the present invention, by defining the lower limit of the MnO 2 addition amount as 10.1% by mass, transformation can be suppressed as compared with the case where no addition is made. However, from the viewpoint of suppressing transformation to monoclinic crystals, it is preferable that the amount of MnO 2 added is 10.5% by mass or more.
Next, tests were conducted to investigate the heat cycle characteristics for zirconia coating MnO 2 was added. The aforementioned No. After each sample of 1 to 7 was heated to 1000 ° C. in the air and then rapidly cooled in water, the number of repetitions until the film was peeled off was examined. " In addition, it is excellent in thermal shock resistance, so that the thermal cycle number until peeling is large. The results are shown graphically in FIG.
この図２のグラフから分かるように、ＭｎＯ2の添加量が、１０．１質量％までは添加量の増加に伴い、剥離までの熱サイクル数が増加していく。しかし、１０．１質量％よりも多くなると添加量の増加に伴い、剥離までの熱サイクル数は減少していく。実際に実機使用可能な剥離までの熱サイクル数の目安は１０回以上を確保していることであり、図２のグラフから、ＭｎＯ2添加量が２５質量％以下であれば１０回以上を確保できることがわかる。 As can be seen from the graph of FIG. 2, when the amount of MnO 2 added is up to 10.1% by mass, the number of thermal cycles until peeling increases as the amount added increases. However, if the amount exceeds 10.1% by mass, the number of thermal cycles until peeling decreases as the amount added increases. The guideline for the number of heat cycles until peeling that can actually be used is to ensure 10 times or more. From the graph of FIG. 2, if the amount of MnO 2 added is 25% by mass or less, ensure 10 times or more. I understand that I can do it.
このように、本発明でＭｎＯ2添加量の上限を２５質量％と規定することで、耐剥離性を高く設定することが出来る。
なおこの実施形態では、安定化剤としてＹ2０3を用いたジルコニア粉末を用いた例を挙げているが、安定化剤として、酸化セリウム（ＣｅＯ2）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）を用いた場合も同じ効果が得られる。
Thus, in the present invention, by defining the upper limit of the MnO 2 addition amount as 25% by mass, the peel resistance can be set high.
In this embodiment, an example in which zirconia
さらにＭｎＯ2の一部をＭｎ3Ｏ4で置き換えたときの様態を調べた。二酸化マンガンＭｎＯ2と四三酸化マンガンＭｎ3○4とにおけるＭｎのモル比は１対３である。したがって、ＭｎＯ2 ７５モル％、Ｍｎ3Ｏ4 ２５モル％で両者を複合化すれば、ＭｎＯ2 １ＯＯ％材と比較した質量は、ほぼ同一値になる。このようにして二酸化マンガンＭｎＯ2 ７５モル％、四三酸化マンガンＭｎ3Ｏ4 ２５モル％の配合の造粒焼結粉を作製した。そして、このように作製した本マンガン酸化物粉を用いて以下に示す実験を行った。
Furthermore, the state when a part of MnO 2 was replaced with Mn 3 O 4 was examined. The molar ratio of Mn in manganese dioxide MnO 2 and trimanganese tetraoxide Mn 3 ○ 4 is 1: 3. Therefore, MnO 2 75 mol%, if complexed thereto at Mn 3 O 4 25 mol%, by weight compared with MnO 2 1OO% material becomes substantially identical value. In this way, a granulated sintered powder containing 75 mol%
すなわち、５０ｍｍ×５０ｍｍ×厚さ１０ｍｍのＳＵＳ３０４鋼からなる板を基材とし、その表面に中間層として厚さ１００μｍのＣｏＣｒＡｌＹ合金からなる層を溶射により形成した。その上に下記構成の混合／複合粉末を溶射することで、厚さ１５０μｍのマンガン酸化物含有ジルコニア皮膜を形成した。すなわち、混合／複合粉末として、下記のように設定して、サンプルＮｏ．８及び９を作成した。
That is, a plate made of SUS304 steel having a size of 50 mm × 50 mm ×
上記混合／複合粉末は、二酸化マンガンＭｎＯ2 ７５モル％、四三酸化マンガンＭｎ3○4 ２５モル％の配合の造粒焼結粉末における含有率を、サンプルＮｏ．８では１５．０質量％、Ｎｏ．９では２３．０質量％とし、残部をＹ2Ｏ3の含有率が８質量％となる量で安定化させたジルコニア粉末とした混合粉末である。
このようにして形成した各皮膜の相構造をＸ線回折で分析したところ、二酸化マンガンＭｎＯ2粉末を用いた複合粉末の場合と同様、正方晶系のジルコニア皮膜が形成されていることが確認された。
The above-mentioned mixed / composite powder has a content ratio in a granulated sintered powder of 75 mol%
Analysis of the phase structure of each film formed in this way by X-ray diffraction confirmed that a tetragonal zirconia film was formed, as in the case of the composite powder using manganese dioxide MnO 2 powder. It was.
次に、得られたジルコニア皮膜がＭｎ成分と反応して変態が生じるかどうかを調べるために、各ジルコニア皮膜の上にＭｎＯ粉末を載せて、窒素雰囲気中で９５０℃の温度状態に１００時間保持する試験を１サイクルとし、６サイクル実施する試験を行った。その結果を図３に示す。図３のグラフは、単斜晶比率Ｘｍ（％）と累積熱処理時間（サイクル数）との関係を示している。この図３から、二酸化マンガンＭｎＯ2粉末を用いた複合粉末の場合と同様、変態の進行を抑制できることが分かる。 Next, in order to examine whether or not the obtained zirconia film reacts with the Mn component to cause transformation, MnO powder is placed on each zirconia film and maintained at a temperature of 950 ° C. for 100 hours in a nitrogen atmosphere. The test to be performed was set to 1 cycle, and the test which implemented 6 cycles was done. The result is shown in FIG. The graph of FIG. 3 shows the relationship between the monoclinic crystal ratio Xm (%) and the cumulative heat treatment time (number of cycles). From FIG. 3, it can be seen that the progress of transformation can be suppressed as in the case of the composite powder using manganese dioxide MnO 2 powder.
次に、ＭｎＯ2が添加されたジルコニア皮膜に対する耐熱サイクル特性を調べる試験を前述と同様の方法で行った。その結果、皮膜剥離までのサイクル数はＮｏ．８のサンプルでは２０回、Ｎｏ．９のサンプルでは１２回であり、二酸化マンガンＭｎＯ2粉末を用いた複合粉末の場合と同様、皮膜剥離までの熱サイクル数１０回以上を確保できることがわかった。
Next, a test for examining the heat cycle characteristics of the zirconia film to which MnO 2 was added was performed in the same manner as described above. As a result, the number of cycles until film peeling was No. No. 8
直径９００ｍｍ、シェル厚さ２８ｍｍの中空ロールのロール周面に、下記の方法で中間層とセラミックス皮膜を形成することで、連続焼鈍ライン用のハースロールＡ、Ｂ、Ｃを得た。
先ず、各中空ロールのロール周面に、中間層として、ＣｏＣｒＡｌＹからなる層を１００μｍ溶射により形成した。この上に、ハースロールＡ（本実施形態）では、Ｙ2Ｏ3含有率が８．０質量％で残部がＺｒＯ2であるジルコニア粉末と二酸化マンガン（ＭｎＯ2）粉末を造粒焼結で複合化した粉末（二酸化マンガン含有率が全体の１５質量％）を溶射することで、１５０μｍのジルコニア系セラミックス皮膜を形成した。ハースロールＢ（本実施形態）では、Ｙ2Ｏ3含有率が８．０質量％で残部がＺｒＯ2であるジルコニア粉末と、二酸化マンガン（ＭｎＯ2）粉末を造粒焼結で複合化した粉末（二酸化マンガン含有率が全体の２５質量％）を溶射することで、１５０μｍのジルコニア系セラミックス皮膜を形成した。ハースロールＣ（比較例）では、Ｙ2Ｏ3含有率が８．０質量％で残部がＺｒＯ2であるジルコニア粉末を溶射することで、１５０μｍのジルコニア系セラミックス皮膜を形成した。
Hearth rolls A, B, and C for continuous annealing lines were obtained by forming an intermediate layer and a ceramic film on the roll peripheral surface of a hollow roll having a diameter of 900 mm and a shell thickness of 28 mm by the following method.
First, a layer made of CoCrAlY was formed as an intermediate layer on the roll peripheral surface of each hollow roll by 100 μm thermal spraying. On top of this, in Hearth Roll A (this embodiment), a zirconia powder having a Y 2 O 3 content of 8.0% by mass and the balance being ZrO 2 and a manganese dioxide (MnO 2 ) powder are combined by granulation sintering. A 150 μm zirconia ceramic film was formed by thermal spraying the powder (manganese dioxide content was 15% by mass of the total). In Hearth Roll B (this embodiment), Y 2 O 3 content is 8.0% by mass and the balance is ZrO 2 zirconia powder and manganese dioxide (MnO 2 ) powder combined by granulation sintering A 150 μm zirconia ceramic film was formed by thermal spraying (manganese dioxide content of 25% by mass of the whole). In Hearth Roll C (Comparative Example), a 150 μm zirconia ceramic coating was formed by thermal spraying zirconia powder having a Y 2 O 3 content of 8.0% by mass and the balance being ZrO 2 .
これらのハースロールＡ、Ｂ、Ｃを連続焼鈍ラインの炉内に設置して、３カ月間の連続操業を行った後に、炉を開放して、ロール周面にピックアップが発生しているかと皮膜の剥離が生じているかについて調べた。
上記炉の操業条件は、次の通りである。
炉温：８００〜９００℃
雰囲気：３％Ｈ2−Ｎ2
露点：−３０〜−４５℃
搬送する鋼板：軟鋼（ＳＰＣＣ同等）、高張力鋼板（０．５〜２．０質量％のＭｎ含有）
上記３カ月間の連続操業の後に確認したところ、本発明の実施形態に基づくハースロールＡ、Ｂでは、ロール周面にピックアップの発生はなく、皮膜の剥離も生じていなかった。これに対して、比較例であるハースロールＣでは、ロール周面にピックアップは発生していなかったが、皮膜の剥離が生じていた。
These hearth rolls A, B and C are installed in a furnace of a continuous annealing line, and after three months of continuous operation, the furnace is opened to check whether pickup has occurred on the roll surface. It was investigated whether or not peeling occurred.
The operating conditions of the furnace are as follows.
Furnace temperature: 800-900 ° C
Atmosphere: 3% H 2 —N 2
Dew point: -30 to -45 ° C
Steel plates to be transported: Mild steel (SPCC equivalent), High-tensile steel plates (0.5 to 2.0 mass% Mn content)
As a result of confirmation after the above three-month continuous operation, in the hearth rolls A and B based on the embodiment of the present invention, there was no pickup on the roll peripheral surface, and no peeling of the film occurred. On the other hand, in the hearth roll C as a comparative example, no pickup was generated on the roll peripheral surface, but peeling of the film occurred.
このように、本発明に基づくハースロールを使用すると皮膜の耐剥離性が向上することが分かる。 Thus, it can be seen that when the hearth roll based on the present invention is used, the peel resistance of the film is improved.
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