JP5604900B2 - Immersion member for molten metal bath, molten metal plating apparatus, and method for producing molten metal plated steel sheet - Google Patents
Immersion member for molten metal bath, molten metal plating apparatus, and method for producing molten metal plated steel sheet Download PDFInfo
- Publication number
- JP5604900B2 JP5604900B2 JP2010033378A JP2010033378A JP5604900B2 JP 5604900 B2 JP5604900 B2 JP 5604900B2 JP 2010033378 A JP2010033378 A JP 2010033378A JP 2010033378 A JP2010033378 A JP 2010033378A JP 5604900 B2 JP5604900 B2 JP 5604900B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- molten metal
- immersion member
- boron nitride
- bath
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims description 117
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims description 117
- 238000007654 immersion Methods 0.000 title claims description 66
- 238000007747 plating Methods 0.000 title claims description 51
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims description 40
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims description 40
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 12
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 63
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 55
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 49
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 46
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 42
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 39
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 30
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 29
- 210000004894 snout Anatomy 0.000 claims description 27
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 20
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims description 16
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 14
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 8
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- WEAMLHXSIBDPGN-UHFFFAOYSA-N (4-hydroxy-3-methylphenyl) thiocyanate Chemical compound CC1=CC(SC#N)=CC=C1O WEAMLHXSIBDPGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910008484 TiSi Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910006249 ZrSi Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910021341 titanium silicide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910021355 zirconium silicide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 5
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 128
- 238000000034 method Methods 0.000 description 31
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 31
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 20
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 14
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 11
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 11
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 8
- 238000005246 galvanizing Methods 0.000 description 8
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 7
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 6
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 5
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 4
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 4
- 238000001513 hot isostatic pressing Methods 0.000 description 4
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 3
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 238000000462 isostatic pressing Methods 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 2
- 238000007730 finishing process Methods 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 2
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 2
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 2
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 1
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Coating With Molten Metal (AREA)
Description
溶融金属浴用の浸漬部材、溶融金属浴用の浸漬部材の製造方法、溶融金属めっき装置、及び溶融金属めっき鋼板の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a dipping member for a molten metal bath, a method for producing a dipping member for a molten metal bath, a molten metal plating apparatus, and a method for producing a molten metal plated steel sheet.
溶融めっき鋼板を得る方法として、加熱焼鈍された鋼板をスナウトを介して亜鉛(Zn)やアルミニウム(Al)等の溶融金属めっき浴に導き、鋼板へ溶融金属をめっきし、ポットロールを介して鋼板を引上げ、連続的にめっき鋼板を得る方法が汎用されている。
該めっき浴において、鋼板の浸漬によって溶出した鉄がめっき金属と反応することでドロス(主にFeZn7、Fe2Al5)が生じる。このドロスは、めっき浴面を浮遊し、めっき鋼板に付着してめっき品質を低下させる原因となったり、浴中の浸漬部材に付着し、配管詰まりや回転不良を生じさせたり、または、浴中の浸漬部材を侵食したりする。そのため、めっき鋼板にドロスが付着しないように対策を施したり、浴中の浸漬部材の定期的な交換及びメンテナンスを行ったりする必要がある。
As a method of obtaining a hot-dip plated steel sheet, the heat-annealed steel sheet is led to a molten metal plating bath such as zinc (Zn) or aluminum (Al) through a snout, the molten metal is plated on the steel sheet, and the steel sheet is passed through a pot roll. The method of pulling up and obtaining a plated steel plate continuously is widely used.
In the plating bath, dross (mainly FeZn 7 , Fe 2 Al 5 ) is generated when iron eluted by dipping the steel plate reacts with the plating metal. The dross floats on the plating bath surface and adheres to the plated steel sheet, causing deterioration of the plating quality, adheres to the immersion member in the bath, causes clogging of piping and rotation failure, or in the bath It erodes the immersion member. Therefore, it is necessary to take measures to prevent dross from adhering to the plated steel sheet, and to periodically replace and maintain the immersion member in the bath.
例えば特許文献1には、不活性雰囲気を維持するために用いる筒状のスナウトの内側溶融金属浴面に浮遊する異物(ドロス)を、異物除去装置として使用されるメタルポンプの流速を制御することによって、スナウト外に除去する方法が開示されている。
しかしながら、ポンプ部材の溶損やドロスの固着によって短期間でポンプ機能が損なわれてしまうため、ポンプ部材の交換または酸洗等による交換及びメンテナンスを頻繁に行わなければならなかった。
For example, in Patent Document 1, foreign matter (dross) floating on the inner molten metal bath surface of a cylindrical snout used for maintaining an inert atmosphere is controlled for the flow rate of a metal pump used as a foreign matter removing device. Discloses a method for removing out of the snout.
However, since the pump function is impaired in a short period of time due to melting of the pump member and dross adhesion, the pump member must be replaced or maintained by pickling or the like frequently.
このような問題に対して、例えば特許文献2では、ポンプ部材に耐食性のコーティングを施してポンプ部材の長寿命化を図る技術の開示がある。
しかしながら、この方法ではコーティング層の剥離やドロスの固着などが起こるため、交換サイクルの延長を十分に図ることができなかった。
To deal with such a problem, for example, Patent Document 2 discloses a technique for extending the life of a pump member by applying a corrosion-resistant coating to the pump member.
However, in this method, the coating layer is peeled off or the dross is fixed, so that the replacement cycle cannot be sufficiently extended.
そこで、ドロスが付着し難いセラミックス材料で構成した溶融金属浴用の浸漬部材が開発された(例えば特許文献3及び4参照)。 In view of this, an immersion member for a molten metal bath made of a ceramic material to which dross does not easily adhere has been developed (see, for example, Patent Documents 3 and 4).
しかしながら、特許文献3及び4に記載された浸漬部材を用いても、浴中の浸漬部材に対するドロスの付着や侵食を長期間防止することができず、溶融金属めっき浴用の浸漬部材に対するドロスの難居着き性(浸漬部材に対するドロスの付着し難さ)及び溶融金属中での耐侵食性(浸漬部材の侵食され難さ)をさらに向上させた浸漬部材の開発が望まれている。
However, even if the immersion members described in
本発明の目的は、難居着き性及び耐侵食性を大幅に向上させ、溶融金属浴中の浸漬部材への異物付着や侵食に起因する該浸漬部材の交換頻度を少なくしつつ、高品質、即ち外観性に優れた溶融金属めっき鋼板を製造するための溶融金属浴用の浸漬部材及びその製造方法を提供することにある。併せて、この溶融金属めっき浴用の浸漬部材を異物除去装置へ用いた溶融金属めっき装置及びこの溶融金属めっき装置を用いてめっきする溶融金属めっき鋼板の製造方法を提供することにある。 The object of the present invention is to greatly improve the hard-to-reach property and the erosion resistance, while reducing the frequency of replacement of the immersion member due to foreign matter adhesion and erosion to the immersion member in the molten metal bath, that is, high quality, An object of the present invention is to provide an immersion member for a molten metal bath for producing a molten metal plated steel sheet having excellent appearance and a method for producing the immersion member. In addition, another object of the present invention is to provide a molten metal plating apparatus using the immersion member for the molten metal plating bath as a foreign matter removing apparatus and a method for manufacturing a molten metal plated steel sheet to be plated using the molten metal plating apparatus.
本発明者は、耐熱性や耐衝撃性に優れる窒化珪素(Si3N4)に、溶融金属に対して濡れ難い窒化硼素(BN)をセラミックス複合材全質量基準で少なくとも20質量%以上70質量%以下配合した窒化珪素(Si3N4)基セラミックス複合材の組織制御、及び、製造方法を見出し、ドロスの難居着き性と溶融金属浴中での耐侵食性を両立させた。 The present inventor made at least 20 mass% or more 70 mass% of silicon nitride (Si 3 N 4 ) excellent in heat resistance and impact resistance and boron nitride (BN) which is difficult to wet with molten metal based on the total mass of the ceramic composite material. The structure control and manufacturing method of silicon nitride (Si 3 N 4 ) -based ceramic composites blended in an amount of less than or equal to 5% were found, and both the dross refusal property and the erosion resistance in the molten metal bath were achieved.
本発明はこのような知見に基づきなされたものであり、その要旨は以下に示される。
(1)セラミックス複合材の全質量基準で、少なくとも窒化硼素(BN)を20質量%以上70質量%以下含有する窒化珪素(Si3N4)基セラミックス複合材を用いる溶融金属浴用の浸漬部材であって、
スナウト、メタルポンプ、ガスリフトポンプ、ガスワイピングノズル、又は、ポットロール若しくは案内ロールのロール表面の被覆部材若しくは軸部スリーブに用いられ、
前記窒化珪素(Si 3 N 4 )基セラミックス複合材の組織中における前記窒化硼素(B
N)は、薄片状及び層状の少なくともいずれか一方の形状を有する凝集体として存在して
いるものであることを特徴とする溶融金属浴用の浸漬部材。
This invention is made | formed based on such knowledge, The summary is shown below.
(1) An immersion member for a molten metal bath using a silicon nitride (Si 3 N 4 ) -based ceramic composite material containing at least 20% by mass to 70% by mass boron nitride (BN) based on the total mass of the ceramic composite material There,
Used for coating members or shaft sleeves on the roll surface of a snout, metal pump, gas lift pump, gas wiping nozzle, or pot roll or guide roll,
The boron nitride (B) in the structure of the silicon nitride (Si 3 N 4 ) -based ceramic composite material
N) exists as an aggregate having at least one of a flaky shape and a lamellar shape.
An immersion member for a molten metal bath, characterized in that
(2) 前記窒化珪素(Si3N4)基セラミックス複合材の組織中における前記窒化硼
素(BN)は、前記窒化硼素の平均中心間距離が前記窒化硼素の平均粒子径の2倍以内と
なるように分散していることを特徴とする(1)に記載の溶融金属浴用の浸漬
部材。
( 2 ) The boron nitride (BN) in the structure of the silicon nitride (Si 3 N 4 ) -based ceramic composite material has an average center-to-center distance of the boron nitride within twice the average particle diameter of the boron nitride. The immersion member for a molten metal bath according to ( 1 ), wherein the immersion member is dispersed as described above.
(3) 前記窒化珪素(Si3N4)基セラミックス複合材の組織中における前記窒化硼
素(BN)濃度は、前記窒化珪素(Si3N4)基セラミックス複合材の内層と比べて表
層ほど高くなる傾斜機能構造を形成していることを特徴とする(1)又は(2)に記載の溶融金属浴用の浸漬部材。
(3) said silicon nitride (Si 3 N 4) the boron nitride (BN) concentration in the tissues of the base ceramic composites, high as the surface layer compared to the inner layer of the silicon nitride (Si 3 N 4) based ceramic composite material (1) or ( 2 ), The immersion member for molten metal baths is characterized by forming a functionally gradient structure.
(4) 前記窒化珪素(Si3N4)基セラミックス複合材中に焼結助剤として、酸化ア
ルミニウム(Al2O3)、酸化珪素(SiO2)、酸化マグネシウム(MgO)、希土
類酸化物(RE2O3:REは希土類元素)、珪化ジルコニウム(ZrSi2)及び珪化
チタン(TiSi2)のうち少なくともいずれか一種を含有し、酸化アルミニウム(Al
2O3)、酸化珪素(SiO2)、酸化マグネシウム(MgO)及び希土類酸化物(RE
2O3)の含有量はそれぞれ0.2質量%以上5.0質量%以下とし、珪化ジルコニウム
(ZrSi2)及び珪化チタン(TiSi2)の含有量はそれぞれ0.5質量%以上5.
0質量%以下とすることを特徴とする(1)から(3)までのいずれか一つに記載の溶融
金属浴用の浸漬部材。
( 4 ) Aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ), magnesium oxide (MgO), rare earth oxide (as a sintering aid in the silicon nitride (Si 3 N 4 ) based ceramic composite RE 2 O 3 : RE is a rare earth element), zirconium silicide (ZrSi 2 ), and titanium silicide (TiSi 2), and contains aluminum oxide (Al
2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ), magnesium oxide (MgO) and rare earth oxide (RE)
2 O 3 ) content is 0.2% by mass or more and 5.0% by mass or less, respectively, and zirconium silicide (ZrSi 2 ) and titanium silicide (TiSi 2 ) content is 0.5% by mass or more and 5.
The immersion member for a molten metal bath according to any one of (1) to ( 3 ), characterized in that the content is 0% by mass or less.
(5) 加熱焼鈍された鋼板をスナウトを介して溶融金属浴中へ導き、溶融金属めっきを鋼板へ施し、ポットロールを介して鋼板を引き上げて連続的にめっき鋼板を製造する溶融金属めっき装置において、(1)から(4)までのいずれか一つに記載の溶融金属浴用の浸漬部材を、前記スナウト内浴面に発生する異物の除去装置に適用したことを特徴とする溶融金属めっき装置。 ( 5 ) In a molten metal plating apparatus in which a heat-annealed steel sheet is led into a molten metal bath via a snout, molten metal plating is applied to the steel sheet, and the steel sheet is pulled up via a pot roll to continuously produce a plated steel sheet. A molten metal plating apparatus, wherein the immersion member for a molten metal bath according to any one of (1) to ( 4 ) is applied to a device for removing foreign matter generated on the inner bath surface of the snout.
(6) 前記異物の除去装置はガス散気筒及び配管部材を備え、前記溶融金属浴用の浸
漬部材を前記ガス散気筒及び前記配管部材の少なくともいずれか一方に適用したことを特
徴とする(5)に記載の溶融金属めっき装置。
( 6 ) The apparatus for removing foreign matter includes a gas diffusion cylinder and a piping member, and the immersion member for the molten metal bath is applied to at least one of the gas diffusion cylinder and the piping member ( 5 ). The molten metal plating apparatus described in 1.
(7) (5)又は(6)に記載の溶融金属めっき装置を用いることを特徴とする溶融金属めっき鋼板の製造方法。 (7) (5) or the method of manufacturing a molten metal coated steel sheet, which comprises using a molten metal plating apparatus according to (6).
本発明によれば、耐熱性や耐衝撃性に優れる窒化珪素(Si3N4)と溶融金属に対して濡れ難い窒化硼素(BN)とが前記配合量で配合されているので、溶融金属浴用の浸漬部材として必要な耐熱性や耐衝撃性を有すると共に、優れた難居着き性及び耐侵食性を有する溶融金属浴用の浸漬部材を得ることができる。そして、溶融金属浴中の浸漬部材への異物付着や侵食等に起因する該浸漬部材の交換頻度を低減し、頻繁に装置を停止させることなく安定して高品質、即ち外観性に優れた溶融金属めっき鋼板を製造することができる。 According to the present invention, silicon nitride (Si 3 N 4 ) excellent in heat resistance and impact resistance and boron nitride (BN) which is difficult to wet with molten metal are blended in the above-mentioned blending amounts. It is possible to obtain a dipping member for a molten metal bath having heat resistance and impact resistance necessary as a dipping member, and having excellent stagnation and erosion resistance. Then, the frequency of replacement of the immersion member due to adhesion or erosion of foreign matter on the immersion member in the molten metal bath is reduced, and stable and high quality, that is, excellent appearance, without frequently stopping the apparatus. A metal-plated steel sheet can be manufactured.
以下に、本発明の実施形態に係る溶融金属浴用の浸漬部材、当該浸漬部材の製造方法、溶融金属めっき装置、及び溶融金属めっき鋼板の製造方法について説明する。
溶融金属浴用の浸漬部材としては、スナウト、ポットロール、案内ロール、メタルポンプ、ガスリフトポンプ等が挙げられる。本実施形態では、ガスリフトポンプに供されるガスを放出するためのガス散気筒に対して本発明に係る溶融金属浴用の浸漬部材を適用した場合について説明する。なお、本発明に係る溶融金属浴用の浸漬部材は、本実施形態で説明する適用形態に限られず、その他、ガスリフトポンプの配管部材や、メタルポンプの構成部材(例えば、配管部材や吐出口部材等)、スナウトの溶融金属浴浸漬部分、ガスワイピングノズル、ポットロールや案内ロール(例えば、ロール表面の被覆部材、軸受け部材や軸部スリーブ等)にも適用することができる。
Below, the immersion member for molten metal bath which concerns on embodiment of this invention, the manufacturing method of the said immersion member, the molten metal plating apparatus, and the manufacturing method of a molten metal plating steel plate are demonstrated.
Examples of the immersion member for the molten metal bath include a snout, a pot roll, a guide roll, a metal pump, and a gas lift pump. This embodiment demonstrates the case where the immersion member for molten metal baths which concerns on this invention is applied with respect to the gas diffusion cylinder for releasing the gas provided to a gas lift pump. In addition, the immersion member for molten metal baths according to the present invention is not limited to the application mode described in the present embodiment. In addition, a piping member of a gas lift pump, a constituent member of a metal pump (for example, a piping member, a discharge port member, etc. ), A molten metal bath immersion portion of a snout, a gas wiping nozzle, a pot roll and a guide roll (for example, a roll surface covering member, a bearing member, a shaft sleeve, etc.).
図1は、本発明の溶融金属めっき装置1の正面断面図である。
加熱焼鈍された鋼板2は、溶融金属めっき装置1のスナウト3から溶融金属浴としての溶融金属めっき浴4中へ浸漬される。浸漬された鋼板2はポットロール5及び案内ロール6によって引上げられる。その後、鋼板2に付着しためっき付着量は、ガスワイピングノズル(図示せず)によって調整される。
溶融金属めっき浴4の浴面には、鋼板の浸漬によって溶出した鉄がめっき金属と反応することで異物としてのドロスDが生じる。ドロスDは、主にFeZn7、Fe2Al5からなる。ドロスDは鋼板2が浸漬されるスナウト3の内側浴面にも浮遊している。そのため、ドロスDは、鋼板2に付着してめっき品質を低下させる原因となる。
溶融金属めっき装置1には、ドロスDをスナウト3の内側浴面からスナウト3の外側浴面に排出するために、異物除去装置としてメタルポンプ(図2又は図3参照)及びガスリフトポンプ7が付設されている。
FIG. 1 is a front sectional view of a molten metal plating apparatus 1 of the present invention.
The heat-annealed steel plate 2 is immersed in a molten
On the bath surface of the molten
In order to discharge dross D from the inner bath surface of the snout 3 to the outer bath surface of the snout 3, the molten metal plating apparatus 1 is provided with a metal pump (see FIG. 2 or FIG. 3) and a
図2は、スナウト3の内側浴面を、鋼板2が導入される方向に見た場合の図である。なお、図2においては、スナウト3の外側部分の詳細については省略してある。
図2に示すように、メタルポンプ8の吐出口81(本実施形態では2つの吐出口が設けられている)と、ガスリフトポンプ7の吸入口71とが、スナウト3の内側浴面において鋼板2の幅方向両端近傍に、お互いに対向するように、溶融金属めっき装置1に備え付けられている。メタルポンプ8の吐出口81からガスリフトポンプ7の吸入口71への溶融めっき液は、図2に示す矢印の方向に流れる。
FIG. 2 is a view when the inner bath surface of the snout 3 is viewed in the direction in which the steel plate 2 is introduced. In FIG. 2, details of the outer portion of the snout 3 are omitted.
As shown in FIG. 2, the
図3は、溶融金属めっき装置1の側面断面図である。
メタルポンプ8は、断面略U字管状に形成された本体管82に対して、前記した吐出口81とスナウト3の外側浴面から溶融めっき液を吸入するための吸入口83とが備え付けられている。メタルポンプ8の吸入口83から吸入した溶融めっき液をスナウト3の内側浴面に配置された2つの吐出口81から吐出し、ドロスDをガスリフトポンプ7の吸入口71へと移動させる(図2参照)。吐出口81は、鋼板2の表側と裏側にそれぞれ浮遊するドロスDを移動させるために2つ設けられている(図2参照)。
FIG. 3 is a side sectional view of the molten metal plating apparatus 1.
The metal pump 8 is provided with the
ガスリフトポンプ7は、断面略U字管状に形成された外筒管72に対して、スナウト3の内側液面側には前記吸入口71が備え付けられ、スナウト3の外側浴面には吸入した溶融めっき液及びドロスDをスナウト3の外側浴面へ排出するための排出口73が備え付けられている。
The
ガスリフトポンプ7の排出口73側から外筒管72の内部に、内筒管74が挿入されている。内筒管74はガスを導入するためのガス導入管741と、導入したガスを放出するためのガス散気筒742と、ガス導入管741及びガス散気筒742を接続するための接続具743とで構成されている。
内筒管74の一端(ガス散気筒742の下端側)は外筒管72の底部(略U字の湾曲部)よりも上側に達するように挿入されている。
内筒管74の図示しない他端(ガス導入管741の上端側)は、ガス導入源(図示せず)と接続されている。導入されるガスの種類は、例えば不活性ガスとしての窒素ガスである。
An
One end of the inner tube 74 (the lower end side of the gas diffusion cylinder 742) is inserted so as to reach the upper side of the bottom (substantially U-shaped curved portion) of the
The other end (not shown) of the inner cylinder pipe 74 (the upper end side of the gas introduction pipe 741) is connected to a gas introduction source (not shown). The type of gas introduced is, for example, nitrogen gas as an inert gas.
図4は、ガスリフトポンプの内筒管74の要部を示す縦断面図である。
溶融金属浴用の浸漬部材としてのガス散気筒742は、底部が閉じた円筒状に形成されたものである。ガス散気筒742には複数のガス放出孔742Aが水平方向に貫通形成されている。このガス放出孔742Aは、ガス導入管741からガス散気筒742内部に導入されたガスをガス散気筒742内部と外筒管72の内部とで形成された空間に気泡Bとして放出するためのものである。
ここで、図5はガス散気筒742の平面断面図である。本実施形態では、図4及び図5に示すようにガス放出孔742Aが3列形成されている。このうち、2列は3つのガス放出孔742Aが上下に並んで形成され、1列は4つのガス放出孔742Aが上下に並んで形成されている(図4参照)。そして、ガス放出孔742Aの上下方向の位置が、ガス放出孔742Aが3つの列と4つの列とでは段違いになっており、均一にガスを放出することができる。また、図5に示すようにガス散気筒742を平面断面図で見ると、ガス散気筒742の中心と各列のガス放出孔742Aとを結ぶ線分が約120°の角度を成している。なお、ガス放出孔742Aが形成される位置、角度、数、寸法等については、本実施形態に示すものに限定されるものではない。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a main part of the
A
Here, FIG. 5 is a plan sectional view of the
ガスリフトポンプ7は次のようにして動作する。まず、ガスの供給源からガス導入管741にガスが送り込まれると、ガスはガス導入管741の下端からガス散気筒742内に供給される。ガス散気筒742内に供給されたガスは、ガス放出孔742Aを通り、ガス散気筒742内部と外筒管72の内部とで形成された空間へと放出される。ガス散気筒742の外部と外筒管72の内部とで形成された空間は、ガスリフトポンプ7が溶融めっき液に浸漬されている時には、溶融めっき液で満たされているため、ガスはガス放出孔742Aから気泡Bとなって放出され、溶融めっき液とともに混合流体となる。このとき気泡Bは大気中に放出しようと浮上するため、混合流体に外筒管72内部を浮上しようとする力が働き、溶融めっき液が上昇する流れが生ずる。このようにして、ガスリフトポンプ7の動作が得られる。
前記したメタルポンプ8の動作とガスリフトポンプ7の動作とが組み合わさり、スナウト3の内側浴面に浮遊するドロスDを効率的にスナウト3の外側浴面へと移動させることができる。
The
The operation of the metal pump 8 and the operation of the
前記したように、本実施形態はガス散気筒に対して本発明に係る溶融金属浴用の浸漬部材を適用するものである。
ガス散気筒には、ガス放出孔が複数形成されているが、従来用いられていたガス散気筒にはドロスが付着し易かった。
従来用いられていたガス散気筒は、その素材がSUS(SUS316等)や窒化珪素Si3N4セラミックスで形成されているものであった。SUS製のガス散気筒は、SUSと溶融亜鉛とが反応して合金が形成され、合金化された部分にドロスが付着し易いという性質がある。窒化珪素セラミックス製のガス散気筒は、合金化は起こらないが、セラミックス成分中のケイ素が溶融亜鉛と反応し、ZnSi2皮膜が形成され、この皮膜部分にドロスが付着し易いという性質がある。
そのため従来用いられていたガス散気筒のガス放出孔もドロスによって塞がれ易かった。ガス放出孔が塞がれてしまうと、前記したガスリフトポンプ7の動作が生じなくなってしまうので、頻繁にガス散気筒の交換及びメンテナンスを行わなければならなかった。
As described above, the present embodiment applies the immersion member for the molten metal bath according to the present invention to the gas diffusion cylinder.
A plurality of gas discharge holes are formed in the gas diffusion cylinder, but dross easily adheres to the gas diffusion cylinder that has been conventionally used.
Conventionally used gas scattering cylinders are made of SUS (SUS316 or the like) or silicon nitride Si 3 N 4 ceramics. The gas dispersion cylinder made of SUS has a property that SUS and molten zinc react to form an alloy, and dross easily adheres to the alloyed portion. The gas diffusion cylinder made of silicon nitride ceramics does not cause alloying, but silicon in the ceramic component reacts with molten zinc to form a ZnSi 2 film, and dross tends to adhere to this film part.
For this reason, the gas discharge holes of the gas diffusion cylinders that have been used in the past are also easily blocked by the dross. If the gas discharge hole is blocked, the operation of the
そこで本実施形態では、耐熱性や耐衝撃性に優れる窒化珪素(Si3N4)に少なくとも溶融金属に対して濡れ難い窒化硼素(BN)をセラミックス複合材の全質量基準で20質量%以上70質量%以下配合した窒化珪素(Si3N4)基セラミックス複合材を成形加工し、溶融金属浴用の浸漬部材であるガス散気筒742として適用した。
このガス散気筒742は、浸漬部材として必要な耐熱性や耐衝撃性を有すると共に、従来の浸漬部材と比較して大幅に改善された難居着き性及び耐侵食性を有する。
窒化珪素(Si3N4)基セラミックス複合材において、窒化硼素(BN)の配合量が20質量%未満の場合、ドロスが溶融金属浴用の浸漬部材に付着し易く、ドロスの難居着き性としては不十分である。また、窒化硼素(BN)の配合量が70質量%を超えると、窒化珪素(Si3N4)の配合量が30質量%未満となり、窒化珪素(Si3N4)基セラミックス複合材の強度(耐熱性や耐衝撃性)が低いため、溶融金属浴用の浸漬部材としての強度が不十分である。
より好ましくは、窒化硼素(BN)の配合量が30質量%以上50質量%以下の範囲内であれば、耐熱衝撃性などの機械的特性は変わらないが、ドロスの難居着き性が長期間にわたって安定化する。
Therefore, in this embodiment, boron nitride (BN) that is at least difficult to wet with molten metal is added to silicon nitride (Si 3 N 4 ) that is excellent in heat resistance and impact resistance, based on the total mass of the ceramic composite material. A silicon nitride (Si 3 N 4 ) -based ceramic composite material blended in an amount of mass% or less was molded and applied as a
The
In a silicon nitride (Si 3 N 4 ) based ceramic composite, when boron nitride (BN) content is less than 20% by mass, dross easily adheres to the immersion member for the molten metal bath, It is insufficient. Moreover, when the compounding quantity of boron nitride (BN) exceeds 70 mass%, the compounding quantity of silicon nitride (Si 3 N 4 ) becomes less than 30 mass%, and the strength of the silicon nitride (Si 3 N 4 ) based ceramic composite material Since (heat resistance and impact resistance) is low, the strength as an immersion member for a molten metal bath is insufficient.
More preferably, if the blending amount of boron nitride (BN) is in the range of 30% by mass or more and 50% by mass or less, the mechanical properties such as thermal shock resistance do not change, but the dross susceptibility is long-term. Stabilize.
また、窒化珪素(Si3N4)基セラミックス複合材には、焼結時の焼結促進や安定化のために添加される焼結助剤を含めることができる。焼結助剤としては、酸化物系の酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化珪素(SiO2)、酸化マグネシウム(MgO)、希土類酸化物(RE2O3:REは希土類元素)、珪化物系の珪化ジルコニウム(ZrSi2)及び珪化チタン(TiSi2)のうち少なくともいずれか一種を添加することができ、複数種の焼結助剤を添加することもできる。本実施形態では、酸化アルミニウム(Al2O3)及び酸化イットリウム(Y2O3)を添加した。
酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化珪素(SiO2)、酸化マグネシウム(MgO)及び希土類酸化物(RE2O3)を添加する場合の添加量はそれぞれセラミックス複合材の全質量基準で0.2質量%以上5.0質量%以下とするのが好ましい。このような酸化物系の焼結助剤の添加量範囲とすることで、溶融金属中で反応が起こり難く、強度(耐熱性や耐衝撃性)を十分に確保できるからである。
珪化ジルコニウム(ZrSi2)及び珪化チタン(TiSi2)を添加する場合、添加量はそれぞれセラミックス複合材の全質量基準で0.5質量%以上5.0質量%以下添加するのが好ましい。このような珪化物系の焼結助剤の添加量範囲とすることで、溶融金属と反応層を形成し難くなるからである。
また、焼結助剤の合計添加量としては、10質量%以下とするのが好ましい。この合計添加量範囲とすることで、耐熱性と耐食性が高位安定する傾向があるからである。さらに、当該焼結助剤の合計添加量範囲内で、酸化物系の焼結助剤と珪素化合物系の焼結助剤とが組み合わせて配合されることによって、セラミックス複合材は、より優れた強度及び難居着き性を得ることができる。
Further, the silicon nitride (Si 3 N 4 ) -based ceramic composite material can include a sintering aid added for the purpose of promoting and stabilizing the sintering during sintering. As sintering aids, oxide-based aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ), magnesium oxide (MgO), rare earth oxide (RE 2 O 3 : RE is a rare earth element), silicide At least one of zirconium silicide (ZrSi 2 ) and titanium silicide (TiSi 2 ) can be added, and plural kinds of sintering aids can also be added. In this embodiment, aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and yttrium oxide (Y 2 O 3 ) are added.
When aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ), magnesium oxide (MgO), and rare earth oxide (RE 2 O 3 ) are added, the addition amounts are each 0.00% based on the total mass of the ceramic composite material. It is preferable to set it to 2 mass% or more and 5.0 mass% or less. This is because, by setting the addition amount range of such an oxide-based sintering aid, reaction hardly occurs in the molten metal, and sufficient strength (heat resistance and impact resistance) can be secured.
When adding zirconium silicide (ZrSi 2 ) and titanium silicide (TiSi 2 ), the addition amount is preferably 0.5% by mass or more and 5.0% by mass or less based on the total mass of the ceramic composite material. It is because it becomes difficult to form a reaction layer with a molten metal by setting it as the addition amount range of such a silicide type sintering aid.
Further, the total addition amount of the sintering aid is preferably 10% by mass or less. It is because heat resistance and corrosion resistance tend to be highly stable by setting the total addition amount range. Further, the ceramic composite material is more excellent by being blended in combination with the oxide-based sintering aid and the silicon compound-based sintering aid within the total addition amount range of the sintering aid. Strength and hard-to-reach property can be obtained.
また、窒化硼素(BN)の形状は球状で製造することが困難なため、本実施形態では、窒化珪素(Si3N4)基セラミックス複合材の組織中において、窒化硼素(BN)は、薄片状及び層状の少なくともいずれか一方の形状を有する凝集体として存在している。このような凝集体として存在していることによって、ドロス難居着き性効果がより確実に付与されるとともに、強度付与の効果が強い窒化珪素(Si3N4)が窒化硼素(BN)の凝集体同士の間に広く跨ることとなって、浸漬部材としての強度がより確実に付与される。 Further, since the shape of boron nitride (BN) is spherical and difficult to manufacture, in this embodiment, boron nitride (BN) is a thin piece in the structure of a silicon nitride (Si 3 N 4 ) -based ceramic composite material. It exists as an aggregate having at least one of a shape and a layer shape. By being present as such an agglomerate, the dross hard-to-retain effect is more reliably imparted, and the strength imparting effect of silicon nitride (Si 3 N 4 ) is an agglomerate of boron nitride (BN). It will straddle widely between them, and the strength as an immersion member will be given more reliably.
また、本実施形態では、窒化硼素(BN)-窒化珪素(Si3N4)基セラミックス複合材の組織中において、窒化硼素(BN)が、窒化硼素の平均中心間距離が前記窒化硼素の平均粒子径の2倍以内となるように分散するように制御されている。
窒化硼素は当該組織中で凝集体として存在していても、このように分散していることによって、難居着き性がさらに安定に確保されるという効果が生じる。これは、窒化硼素(BN)の難居着き性効果が高いという理由に基づいている。
In the present embodiment, in the structure of boron nitride (BN) -silicon nitride (Si 3 N 4 ) -based ceramics composite, boron nitride (BN) has an average distance between the centers of boron nitrides. The dispersion is controlled so as to be within twice the particle diameter.
Even if boron nitride is present as an aggregate in the structure, the dispersion makes it difficult to stay in a stable state. This is based on the reason that boron nitride (BN) has a high stagnation effect.
図6は、本実施形態における当該浸漬部材断面の成分分析結果の概略図である。図は、ガス散気筒742の断面についてEDAX装置のマッピングを用いて元素分析(対象元素は、硼素、窒素、珪素、酸素、亜鉛、アルミニウム)を行い、硼素が存在する部位を濃く表示し、存在しない部位を薄く表示させたものである。ガス散気筒742を構成する窒化珪素(Si3N4)基セラミックス複合材中の硼素元素の由来となる成分は窒化硼素(BN)であるので、硼素元素の存在分布を窒化硼素(BN)の存在分布としてみなして考えることができる。一方で、窒化硼素(BN)の存在しない部位には、主に窒化珪素(Si3N4)が存在していると考えることができる。
そうすると本実施形態では、図6に示されているように、窒化珪素(Si3N4)基セラミックス複合材の組織中において、窒化硼素(BN)は、窒化珪素(Si3N4)基セラミックス複合材の内層と比べて表層ほど窒化硼素(BN)濃度が高くなる傾斜機能構造を形成している。
このように表層ほど窒化硼素(BN)が多く存在しているので、ガス散気筒742の外表面に対するドロスの付着がさらに起こり難くなる。ガス散気筒742の場合、ドロスが接触するのは外表面なので、表面側だけを窒化硼素(BN)濃度を高くすれば、窒素ガス(不活性ガス)と接触する内表面に窒化珪素(Si3N4)だけが存在している傾斜機能構造であっても、ドロスの付着を防ぐことが出来る。
なお、浸漬部材断面分析の観察試料は、次のようにして作成した。浸漬部材を樹脂に埋め込んで固定し、樹脂中に固定された状態の浸漬部材を切断して浸漬部材断面を露出させ、その断面を研磨して、観察試料を得た。研磨した面が分析対象の断面となる。図6の表層酸素は、浸漬部材の固定に用いた樹脂に基づく酸素に由来するものである。
FIG. 6 is a schematic diagram of a component analysis result of the cross section of the immersion member in the present embodiment. The figure shows elemental analysis (target elements are boron, nitrogen, silicon, oxygen, zinc, and aluminum) using the mapping of the EDAX device for the cross section of the
Then, in this embodiment, as shown in FIG. 6, in the structure of the silicon nitride (Si 3 N 4 ) based ceramic composite, boron nitride (BN) is silicon nitride (Si 3 N 4 ) based ceramic. A functionally graded structure is formed in which the boron nitride (BN) concentration is higher in the surface layer than in the inner layer of the composite material.
In this way, since boron nitride (BN) is more present in the surface layer, dross adhesion to the outer surface of the
The observation sample for the immersion member cross-sectional analysis was prepared as follows. The immersion member was embedded and fixed in a resin, the immersion member fixed in the resin was cut to expose a cross section of the immersion member, and the cross section was polished to obtain an observation sample. The polished surface becomes the cross section of the analysis target. The surface oxygen in FIG. 6 is derived from oxygen based on the resin used for fixing the immersion member.
次に、本実施形態に係る溶融金属浴用の浸漬部材としてのガス散気筒742を製造する方法を説明する。
まず、窒化珪素(Si3N4)粉末と窒化硼素(BN)と必要に応じて焼結助剤とを所定量添加及び混合し、原料粉とする。配合量は前記した範囲とする。
本実施形態において使用される窒化珪素(Si3N4)粉末は、β型の結晶構造を有する窒化珪素(Si3N4)粉末である。窒化珪素(Si3N4)粉末の純度は99.8%以上のものが好ましい。
また窒化珪素(Si3N4)粉末は、焼結体の強度を確保する観点から、平均粒径が2μm以下のものが好ましく、より好ましくは0.6μm以下のものが好ましい。
本実施形態において使用される窒化硼素(BN)粉末は、粒子間距離を狭め、アスペクト比の影響を小さくする観点から、平均粒子径が10μm以下のものが好ましく、より好ましくは8μm以下のものが好ましい。窒化硼素(BN)粉末の純度は99.8%以上のものが好ましい。
Next, a method for manufacturing the
First, a predetermined amount of silicon nitride (Si 3 N 4 ) powder, boron nitride (BN) and, if necessary, a sintering aid are added and mixed to obtain a raw material powder. The blending amount is in the range described above.
Silicon nitride used in the present embodiment (Si 3 N 4) powder, silicon nitride having a β-type crystal structure (Si 3 N 4) is a powder. The purity of the silicon nitride (Si 3 N 4 ) powder is preferably 99.8% or more.
The silicon nitride (Si 3 N 4 ) powder preferably has an average particle size of 2 μm or less, more preferably 0.6 μm or less, from the viewpoint of securing the strength of the sintered body.
The boron nitride (BN) powder used in the present embodiment preferably has an average particle diameter of 10 μm or less, more preferably 8 μm or less, from the viewpoint of reducing the interparticle distance and reducing the influence of the aspect ratio. preferable. The purity of boron nitride (BN) powder is preferably 99.8% or more.
窒化珪素(Si3N4)粉末と窒化硼素(BN)と必要に応じて焼結助剤からなる原料粉に対して蒸留水、バインダー(結合剤)、及び分散剤を加え、ボールミルにて混練し、得られたスラリーをスプレードライヤーで造粒し、造粒物を得る。造粒物としては、平均粒子径50μm程度のものが好ましい。
バインダーは、本実施形態ではポリアクリル酸系エマルジョンを用いるが、その他、ポリビニルアルコール等を用いることもできる。
また、分散剤は、本実施形態ではポリアクリル酸アンモニウムを用いるが、その他、ポリスルホン酸アンモニウム等を用いることもできる。ポリアクリル酸アンモニウム若しくはポリスルホン酸アンモニウムを用いることによって、窒化硼素(BN)-窒化珪素(Si3N4)基セラミックス複合材の組織中において、窒化硼素の平均中心間距離が前記窒化硼素の平均粒子径の2倍以内となるように、窒化硼素(BN)が分散するように制御することができる。
造粒方法は、その他、攪拌造粒法や流動層造粒法等を用いることもできる。
なお、本願発明における平均粒子径の測定法としては、レーザー法や沈降法の他、三次元直接観察法による画像処理で求める方法を採用することができ、平均粒子径やアスペクト比などを求めることができる。
Distilled water, binder (binder), and dispersant are added to the raw material powder consisting of silicon nitride (Si 3 N 4 ) powder, boron nitride (BN) and sintering aid as necessary, and kneaded in a ball mill. The resulting slurry is granulated with a spray dryer to obtain a granulated product. The granulated product preferably has an average particle size of about 50 μm.
As the binder, a polyacrylic acid emulsion is used in this embodiment, but polyvinyl alcohol or the like can also be used.
Moreover, although polyacrylic acid ammonium is used for a dispersing agent in this embodiment, polysulfonic acid ammonium etc. can also be used for it. In the structure of boron nitride (BN) -silicon nitride (Si 3 N 4 ) based ceramic composite by using ammonium polyacrylate or ammonium polysulfonate, the average center distance of boron nitride is the average particle of boron nitride. The boron nitride (BN) can be controlled to be dispersed so that it is within twice the diameter.
As the granulation method, a stirring granulation method, a fluidized bed granulation method, or the like can be used.
In addition, as a method for measuring the average particle size in the present invention, in addition to the laser method and the sedimentation method, a method for obtaining by image processing by a three-dimensional direct observation method can be adopted, and an average particle size, an aspect ratio, and the like are obtained. Can do.
造粒物を、ガス散気筒742の中心穴成形用の金型、及び外側成形用のゴム型により構成される成形型に充填して、静水圧プレス機により成形し、円筒成形体を得る。
ここで、前記した傾斜機能構造は、次のようにして形成することができる。例えば、内側から外側に向かって窒化硼素(BN)濃度が高くなる複数層構造の円筒を作製し、この複数層構造の円筒を静水圧プレス(CIP)成形によって焼成前に一体化する手法が挙げられる。具体的には、原料粉の配合が段階的に異なる複数種類のスラリーを調製する。ここで、各配合のスラリーが複数層構造の各層を形成することになる。
次に、この配合に基づく各スラリーから得た各層に対応する造粒物を調製し、これら造粒物ごとに金型内へ充填し、後の静水圧加圧よりも低い圧力で成形して片閉じ構造(円筒の一方の開口が閉じた構造)の円筒を各層ごとに作製する。このとき、各層に対応する円筒の内径及び外径寸法は、窒化硼素(BN)濃度の低い層に対応する円筒が窒化硼素(BN)濃度の高い層に対応する円筒に内挿可能となるようにする。そして、複数層構造の円筒の最外層には、窒化硼素(BN)濃度の最も高い層が配置されるようにし、順次窒化硼素(BN)濃度が低くなるように円筒を内挿し、複数層構造の円筒を作製する。さらに、複数層構造の円筒を真空パック(ビニル袋やゴム袋等で円筒を包み真空引きする)し、その後、静水圧プレス(CIP)成形して一体化する。
また、円筒成形体の最内層となる円筒を作製し、その外表面に窒化硼素(BN)濃度が異なるスラリーを最外層に向かって濃度が高くなるように段階的に塗布する方法も挙げられる。
その他、組成が段階的に異なるスラリー(泥漿)を金型内に塗布し、当該組成ごとに層を形成して積み重ねて静水圧加圧することで、傾斜機能構造を形成することができる。また、組成が段階的に異なる各スラリーから得た造粒物を、組成ごとに金型内に充填して静水圧加圧よりも低い圧力で成形して薄片を作成する。この薄片を層状に重ねて静水圧加圧することでも、傾斜機能構造を形成することができる。
成形方法は、その他、金型プレス成形法や、押し出し成形法等を用いることもできる。また、これらの方法を組み合わせることもできる。
The granulated product is filled into a molding die composed of a center hole molding die of the
Here, the functionally gradient structure described above can be formed as follows. For example, there is a method in which a cylinder having a multi-layer structure in which the boron nitride (BN) concentration increases from the inside to the outside is integrated before firing by isostatic pressing (CIP) molding. It is done. Specifically, a plurality of kinds of slurries with different raw material powder blends are prepared. Here, the slurry of each composition forms each layer of a multi-layer structure.
Next, a granulated product corresponding to each layer obtained from each slurry based on this formulation is prepared, and each granulated product is filled into a mold and molded at a pressure lower than the subsequent hydrostatic pressure. A cylinder having a single-closed structure (a structure in which one opening of the cylinder is closed) is produced for each layer. At this time, the inner and outer diameter dimensions of the cylinder corresponding to each layer are such that the cylinder corresponding to the layer having a low boron nitride (BN) concentration can be inserted into the cylinder corresponding to the layer having a high boron nitride (BN) concentration. To. Then, the outermost layer of the multi-layered cylinder is arranged such that the layer having the highest boron nitride (BN) concentration is disposed, and the cylinder is sequentially inserted so that the boron nitride (BN) concentration becomes lower. The cylinder is made. Further, the multi-layered cylinder is vacuum-packed (wrapped with a vinyl bag or rubber bag and vacuumed), and then integrated by isostatic pressing (CIP).
Another example is a method in which a cylinder, which is the innermost layer of the cylindrical molded body, is produced, and a slurry having a different boron nitride (BN) concentration is applied to its outer surface stepwise so that the concentration increases toward the outermost layer.
In addition, a functionally graded structure can be formed by applying slurry (sludge) having different compositions in stages into a mold, forming layers for each composition, stacking them, and applying hydrostatic pressure. Moreover, the granulated material obtained from each slurry from which a composition differs in steps is filled in a metal mold | die for every composition, and it shape | molds with a pressure lower than hydrostatic pressure press, and produces a flake. The functional gradient structure can also be formed by laminating the thin pieces in layers and applying hydrostatic pressure.
As the molding method, a die press molding method, an extrusion molding method, or the like can be used. Moreover, these methods can also be combined.
円筒成形体をガス散気筒742の形状に素地加工し、得られた素地加工体に対して大気中にて600℃の温度で4時間脱脂処理を行い、脱脂体を得る。
脱脂体を、常圧焼結法により焼結し、焼結体を得る。窒化珪素(Si3N4)の焼結中の揮発分解の観点から焼結温度は1600℃以上1850℃以下であることが好ましい。さらに二次処理として1550℃以上1800℃以下の熱間等方加圧成形(HIP)を行うことが好ましい。熱間等方加圧成形(HIP)によって、焼結体中の窒化珪素(Si3N4)相の緻密化が進むので、浸漬部材の高強度化を図ることができる。
焼結方法は、その他、常圧焼結法、ホットプレス焼結法、雰囲気加圧焼結法等を用いることができる。また、これらの方法を組み合わせることもできる。
上記加圧によって、窒化硼素(BN)は、当該加圧方向に対して垂直方向に配向するので、ガス散気筒742の外表面に窒化硼素(BN)が敷き詰められことになる。そのため、ドロスのガス散気筒742の外表面に対する付着が起こり難くなる。
The cylindrical molded body is processed into the shape of the
The degreased body is sintered by a normal pressure sintering method to obtain a sintered body. From the viewpoint of volatile decomposition during the sintering of silicon nitride (Si 3 N 4 ), the sintering temperature is preferably 1600 ° C. or higher and 1850 ° C. or lower. Further, it is preferable to perform hot isostatic pressing (HIP) at 1550 ° C. or higher and 1800 ° C. or lower as the secondary treatment. Since the silicon nitride (Si 3 N 4 ) phase in the sintered body is densified by hot isostatic pressing (HIP), the strength of the immersion member can be increased.
In addition, a normal pressure sintering method, a hot press sintering method, an atmospheric pressure sintering method, or the like can be used as the sintering method. Moreover, these methods can also be combined.
By the pressurization, boron nitride (BN) is oriented in a direction perpendicular to the pressurization direction, so that boron nitride (BN) is spread on the outer surface of the
焼結体に対する仕上げ加工として切削加工し、ガス放出孔742Aを形成し、ガス散気筒742が得られる。なお、本実施形態におけるガス散気筒742の寸法は、外径が30mm、内径が10mm、長さが110mmであり、ガス放出孔742Aの直径は2mmである。但し、ガス散気筒742の寸法は本実施形態に示すものに限定されるものではない。
Cutting is performed as a finishing process for the sintered body to form a
本実施形態によれば、次の効果を奏することができる。
(1)ガス散気筒742に用いられるセラミックス複合部材が、耐熱性や耐衝撃性に優れる窒化珪素(Si3N4)に溶融金属に対して濡れ難い窒化硼素(BN)をセラミックス複合材の全質量基準で20質量%以上70質量%以下配合した窒化珪素(Si3N4)基セラミックス複合材なので、ガス散気筒742は、溶融金属浴用の浸漬部材として必要な耐熱性や耐衝撃性を備えつつ、優れたドロス難居着き性及び耐食性を備えたものとなる。
According to the present embodiment, the following effects can be achieved.
(1) The ceramic composite member used for the
(2)窒化硼素(BN)-窒化珪素(Si3N4)基セラミックス複合材の組織中において、窒化硼素(BN)は、薄片状及び層状の少なくともいずれか一方の形状を有する凝集体として存在しているので、難居着き性及び強度が容易に確保される。 (2) In the structure of boron nitride (BN) -silicon nitride (Si 3 N 4 ) based ceramic composite, boron nitride (BN) exists as an aggregate having at least one of a flake shape and a layer shape As a result, it is easy to secure comfort and strength.
(3)窒化珪素(Si3N4)基セラミックス複合材の組織中における窒化硼素(BN)が、窒化硼素の平均中心間距離が窒化硼素の平均粒子径の2倍以内となるように、分散するように制御されているので、難居着き性が安定に確保されるという効果が生じる。 (3) The boron nitride (BN) in the structure of the silicon nitride (Si 3 N 4 ) -based ceramic composite material is dispersed so that the average center-to-center distance of boron nitride is within twice the average particle diameter of boron nitride. Since it is controlled so as to be performed, the effect of ensuring stable staying stability is produced.
(4)窒化珪素(Si3N4)基セラミックス複合材の組織中において、窒化硼素(BN)は、窒化珪素(Si3N4)基セラミックス複合材の表層ほど窒化硼素(BN)が多く存在しているので、ガス散気筒742表面に対してドロスが、より付着し難くなるようにすることができる。
(4) In the silicon nitride (Si 3 N 4) based ceramic composite material in the tissue, boron nitride (BN), many existing silicon nitride (Si 3 N 4) as the surface layer of the base ceramic composites of boron nitride (BN) Therefore, dross can be more difficult to adhere to the surface of the
(5)窒化珪素(Si3N4)基セラミックス複合材には、焼結助剤が含まれているので、焼結時の焼結促進や安定化を図ることができる。 (5) Since the silicon nitride (Si 3 N 4 ) -based ceramic composite material includes a sintering aid, the sintering can be promoted and stabilized during sintering.
(6)窒化珪素(Si3N4)基セラミックス複合材の原料粉に対して、分散剤及び結合剤を用いて造粒しているので、静水圧プレス機による成形加工時の作業性を向上させることができる。 (6) Since the raw material powder of the silicon nitride (Si 3 N 4 ) -based ceramic composite is granulated using a dispersant and a binder, the workability at the time of forming with an isostatic press is improved. Can be made.
(7)溶融金属めっき装置1は、ドロスが付着し難いガス散気筒742を用いたガスリフトポンプ7を備えているので、ガス散気筒742に形成されたガス放出孔742Aの目詰まりが起こり難くなり、ガス散気筒742の交換頻度を少なくすることができる。すなわち外観性に優れた溶融金属めっき鋼板を、頻繁に装置を停止させることなく安定して製造することができる。
(7) Since the molten metal plating apparatus 1 includes the
次に、本発明の実施例を比較例と共に説明するが、本発明はこれらの実施例の記載内容に何ら制限されるものではない。
〔オフライン試験〕
まず、溶融金属浴用の浸漬部材として必要な強度及び難居着き性を備えたセラミックス複合材であることを確認するため、実際に稼動する溶融亜鉛めっき装置のめっき浴から取出した溶融金属めっき液を溜めた簡易試験浴を用いて評価した。
(実施例1)
以下の粉末、
・窒化珪素(Si3N4)粉末:SN-9グレード
(電気化学工業製、純度99.8%、平均粒子径0.7μm)
・窒化硼素(BN)粉末:GPグレード
(電気化学工業製、純度99%、平均粒子径8μm)
・酸化アルミニウム(Al2O3)粉末:AL−160SG−3
(昭和電工製、平均粒子径0.6μm)
・酸化イットリウム(Y2O3)粉末:RU-Pグレード
(信越化学工業製、平均粒子径2.2μm)
・珪化ジルコニウム(ZrSi2)粉末:99.9%純度
(高純度化学研究所製、平均粒子径2.5μm)
・珪化チタン(TiSi2)粉末:99.9%純度
(高純度化学研究所製、平均粒子径2.1μm)
を表1に示す所定量(質量%)添加して原料粉とした。次に、原料粉に対して精製水を、原料粉と精製水の質量比が3:7となるように加えた。さらに、バインダー(結合剤)としてポリアクリル酸系エマルジョンAS−1800(東亜合成製)を原料粉に対して5質量%(外掛け)添加した。また、分散剤としてポリアクリル酸アンモニウムA-6114(東亜合成製)を原料粉に対して0.5質量%(外掛け)添加した。
Next, examples of the present invention will be described together with comparative examples, but the present invention is not limited to the description of these examples.
[Offline test]
First, in order to confirm that it is a ceramic composite material that has the required strength and hard-to-hold property as an immersion member for the molten metal bath, the molten metal plating solution taken out from the plating bath of the hot dip galvanizing apparatus that is actually in operation is stored. Evaluation was performed using a simple test bath.
Example 1
The following powder,
・ Silicon nitride (Si 3 N 4 ) powder: SN-9 grade
(Denki Kagaku Kogyo, purity 99.8%, average particle size 0.7 μm)
-Boron nitride (BN) powder: GP grade
(Manufactured by Denki Kagaku Kogyo, purity 99%, average particle size 8 μm)
Aluminum oxide (Al 2 O 3 ) powder: AL-160SG-3
(Made by Showa Denko, average particle size 0.6μm)
・ Yttrium oxide (Y 2 O 3 ) powder: RU-P grade
(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., average particle size 2.2μm)
Zirconium silicide (ZrSi 2 ) powder: 99.9% purity
(High purity chemical research laboratory, average particle size 2.5μm)
Titanium silicide (TiSi 2 ) powder: 99.9% purity
(Manufactured by High Purity Chemical Laboratory, average particle size 2.1μm)
Was added in a predetermined amount (mass%) shown in Table 1 to obtain a raw material powder. Next, purified water was added to the raw material powder so that the mass ratio of the raw material powder and purified water was 3: 7. Furthermore, 5% by mass (outer coating) of polyacrylic acid emulsion AS-1800 (manufactured by Toagosei Co., Ltd.) was added as a binder (binder) to the raw material powder. Further, ammonium polyacrylate A-6114 (manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.) as a dispersant was added in an amount of 0.5% by mass (outer coating) to the raw material powder.
その後、ボールミルにて混合し、得られたスラリーをスプレードライヤーで造粒し、造粒粉とした。これを、圧力140MPaの条件下で円柱体状に静水圧プレス(CIP)成形した後、大気中600℃で脱脂を行った。この脱脂した成形体について、実施例1、下記実施例4及び5、並びに下記比較例1、2及び3では、温度1750℃、圧力0.098MPaの条件下で8時間の常圧焼結を行った。常圧焼結後、温度1650℃、圧力200MPaの条件下で熱間等方加圧成形(HIP)を行い、焼結体を得た。
一方、下記実施例2及び3、並びに下記比較例4、5及び6では、脱脂した成形体について、温度1750℃、圧力0.098MPaの条件下で8時間の常圧焼結だけを行い、焼結体を得た。
得られた焼結体をΦ30mm×L120mmのサイズに切削加工し、試験体を得た。
Then, it mixed with the ball mill, and obtained slurry was granulated with the spray dryer, and it was set as granulated powder. This was hydrostatically pressed (CIP) into a cylindrical shape under a pressure of 140 MPa, and then degreased at 600 ° C. in the atmosphere. With respect to this degreased molded body, in Example 1, the following Examples 4 and 5, and the following Comparative Examples 1, 2 and 3, atmospheric pressure sintering was performed for 8 hours under conditions of a temperature of 1750 ° C. and a pressure of 0.098 MPa. It was. After normal pressure sintering, hot isostatic pressing (HIP) was performed under conditions of a temperature of 1650 ° C. and a pressure of 200 MPa to obtain a sintered body.
On the other hand, in Examples 2 and 3 below and Comparative Examples 4, 5 and 6 below, the degreased compacts were subjected to only normal pressure sintering for 8 hours under conditions of a temperature of 1750 ° C. and a pressure of 0.098 MPa. A ligature was obtained.
The obtained sintered body was cut into a size of Φ30 mm × L120 mm to obtain a test body.
傾斜機能構造付与に関しては、内側から外側に向かって窒化硼素(BN)濃度が高くなる3層構造の円筒を作製し、この3層構造の円筒を静水圧プレス(CIP)成形によって焼成前に一体化する手法を用いた。
具体的には、実施例1では、傾斜機能構造を形成するために、表2に示すように原料粉の配合が段階的に異なる3種類のスラリーを調製し、各配合のスラリーがそれぞれ層1〜層3を形成するようにした。
次に、この配合に基づく各スラリーから得た層1〜層3に対応する造粒物を調製し、これら造粒物ごとに金型内へ充填し、後の静水圧加圧よりも低い圧力(10MPa)で成形して片閉じ構造の円筒を3つ作製した。このとき、3つの円筒の内径及び外径寸法はそれぞれ異なり、層2に対応する円筒には層1に対応する円筒が内挿可能とし、層3に対応する円筒には層2に対応する円筒が内挿可能とした。そして、各円筒を内挿し3層構造の円筒を作製し、ビニル袋でこの円筒を包んでから真空引きし、その後、圧力140MPaの条件下でこの円筒を静水圧プレス(CIP)成形して一体化した。
Regarding the provision of the functionally gradient structure, a three-layered cylinder having a boron nitride (BN) concentration increasing from the inside toward the outside is manufactured, and this three-layered cylinder is integrated before firing by isostatic pressing (CIP) molding. We used a method to make it.
Specifically, in Example 1, in order to form the functionally gradient structure, three types of slurries with different blending of raw material powders are prepared step by step as shown in Table 2, and the slurries of the respective blends are layer 1 respectively. -Layer 3 was formed.
Next, a granulated product corresponding to layers 1 to 3 obtained from each slurry based on this formulation is prepared, and each granulated product is filled into a mold, and the pressure is lower than the subsequent hydrostatic pressure pressurization. Three cylinders having a single-closed structure were produced by molding at (10 MPa). At this time, the inner and outer diameters of the three cylinders are different, the cylinder corresponding to the layer 2 can be inserted into the cylinder corresponding to the layer 2, and the cylinder corresponding to the layer 2 is inserted into the cylinder corresponding to the layer 3 Can be interpolated. Each cylinder is interpolated to produce a three-layered cylinder, which is wrapped with a vinyl bag and evacuated, and then this cylinder is hydrostatically pressed (CIP) molded under a pressure of 140 MPa. Turned into.
得られた試験体の強度については、室温曲げ強度及びビッカース硬さで評価した。
室温曲げ強度は、JIS R 1601に従って測定した。
ビッカース硬さは、ビッカース硬さ試験機を用いて、荷重98N(10kgf)、保持15秒にて測定した。
評価結果を表3に示す。
About the intensity | strength of the obtained test body, it evaluated by room temperature bending strength and Vickers hardness.
The room temperature bending strength was measured according to JIS R 1601.
The Vickers hardness was measured using a Vickers hardness tester with a load of 98 N (10 kgf) and a holding time of 15 seconds.
The evaluation results are shown in Table 3.
試験体のドロス難居着き性は、試験体を簡易試験浴中の溶融亜鉛めっき液(浴温450℃)に48時間浸漬し、浸漬後溶融亜鉛めっき液から引き上げた試験体に付着するドロスの有無によって評価した。
用いた溶融亜鉛めっき液は、実際に溶融金属めっき鋼板の製造を行っている溶融亜鉛めっき装置(溶融亜鉛浴、アルミニウム0.13質量%添加)から一部取出したものであって、ドロスが浮遊しているものである。浸漬試験中は常に攪拌を行い、ドロスが表面に固着し、成長が起こる実使用環境に近づけた。
評価結果を表3に示す。
The dross refusal property of the test specimen is the presence or absence of dross that adheres to the test specimen that has been immersed in a hot dip galvanizing solution (bath temperature 450 ° C) in a simple test bath for 48 hours and then pulled up from the hot dip galvanizing solution Evaluated by.
The hot dip galvanizing solution used was partially taken out from a hot dip galvanizing apparatus (hot galvanized bath, 0.13 mass% aluminum added) that actually manufactures hot dip metal plated steel sheets, and dross was floating It is what you are doing. During the immersion test, stirring was always performed, and the dross adhered to the surface and brought close to the actual use environment where growth occurred.
The evaluation results are shown in Table 3.
組成分析機能付きの電子顕微鏡観察(装置名:定量分析機能付き電子顕微鏡JXA−8100型、日本電子製によって求めた各配合系の窒化硼素(BN)の存在形態について、表4に示す。表4において、窒化硼素(BN)が薄片状、層状、凝集体として存在している場合、窒化硼素の平均中心間距離が前記窒化硼素の平均粒子径の2倍以内となるように分散している場合、試験体の内層と比べて表層ほど窒化硼素濃度が高くなる傾斜機能構造を形成している場合には「○」と表示し、該当しない場合には「−」と表示した。 Observation with an electron microscope with a composition analysis function (device name: electron microscope JXA-8100 with quantitative analysis function, presence forms of boron nitride (BN) of each compounding system determined by JEOL are shown in Table 4. In the case where boron nitride (BN) exists in the form of flakes, layers, or aggregates, the average distance between the centers of boron nitride is dispersed so that it is within twice the average particle diameter of boron nitride. When the functional gradient structure in which the boron nitride concentration is higher in the surface layer than in the inner layer of the test body is formed, “◯” is displayed, and “−” is displayed when it is not applicable.
(実施例2〜5)及び(比較例1〜6)
・配合
原料粉を表1に従って配合した。
・傾斜機能構造の形成
実施例3については、表3に従って傾斜機能構造を形成するための工程を実施例1と同様にして行ったが、それ以外の実施例2,4及び5、並びに比較例1〜6については当該工程を行わなかった。
・焼結
上記実施例1で示した条件の下で、焼結を行った。
これ以外は、実施例1と同様に試験体を作製し、評価した。その結果を表3及び表4に示す。
また、実施例1では用いなかったが、実施例2〜5及び比較例1〜6のいずれかで用いた粉末の詳細を次に示す。
・酸化珪素(SiO2)粉末:クリスタライトC5X(龍森製、平均粒子径2.2μm)
・酸化マグネシウム(MgO)粉末:99.9%純度
(高純度化学研究所製、平均粒子径1.2μm)
(Examples 2 to 5) and (Comparative Examples 1 to 6)
-Blending Raw material powders were blended according to Table 1.
-Formation of functionally gradient structure In Example 3, the process for forming the functionally gradient structure was performed in the same manner as in Example 1, but the other Examples 2, 4 and 5 and Comparative Example were performed. The said process was not performed about 1-6.
Sintering was performed under the conditions shown in Example 1 above.
Except for this, test specimens were prepared and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 3 and 4.
Moreover, although not used in Example 1, the detail of the powder used in any of Examples 2-5 and Comparative Examples 1-6 is shown below.
Silicon oxide (SiO 2 ) powder: Crystallite C5X (manufactured by Tatsumori, average particle size 2.2 μm)
Magnesium oxide (MgO) powder: 99.9% purity
(High purity chemical research laboratory, average particle size 1.2μm)
表3が示すように、実施例1〜5の試験体は、溶融金属浴用の浸漬部材として必要な強度を備えており、浸漬試験においてもドロスの付着が発生しなかった。
一方、比較例1及び4の試験体は、浸漬試験の結果、ドロスが大量に付着していた。特に、比較例4の試験体は溶融金属浴用の浸漬部材として必要な強度を備えているものの、窒化硼素(BN)の配合量が10質量%と少ないため、ドロスの付着が発生した。
比較例2、3、5及び6の試験体は、溶融金属浴用の浸漬部材として必要な強度を得ることができず、浸漬試験に供することができなかった。
As Table 3 shows, the test bodies of Examples 1 to 5 were provided with the strength required as an immersion member for a molten metal bath, and no dross was attached in the immersion test.
On the other hand, the test bodies of Comparative Examples 1 and 4 had a large amount of dross attached as a result of the immersion test. In particular, although the specimen of Comparative Example 4 had the strength required as an immersion member for a molten metal bath, dross adhesion occurred because the amount of boron nitride (BN) was as small as 10% by mass.
The test bodies of Comparative Examples 2, 3, 5 and 6 were unable to obtain the strength required as an immersion member for a molten metal bath and could not be used for the immersion test.
〔実機試験〕
次に、実際に稼動する溶融亜鉛めっき装置のガスリフトポンプに本発明に係る溶融金属浴用の浸漬部材(ガス散気筒)を取り付けて、ドロスの難居着き性について評価した。
(実施例6)
実施例5と同様に造粒まで行い、造粒粉(粒径50μm)を、前記実施形態と同様にして圧力140MPaの静水圧プレス機により成形し、円筒成形体を得た。
円筒成形体をガス散気筒742の形状に素地加工し、得られた素地加工体に対して大気中にて600℃の温度で4時間脱脂処理を行い、脱脂体を得た。
脱脂体を、温度1750℃、圧力0.098MPaの条件下で8時間の常圧焼結後、温度1650℃、圧力200MPaの条件下で熱間等方加圧成形(HIP)法により焼結し、焼結体を得た。
焼結体に対して仕上げ加工として切削加工し、ガス放出孔を形成し、ガス散気筒を得た。ガス散気筒は、外径30mm、内径10mm、長さ110mm、ガス放出孔の直径は2mmとした。ガス放出孔は、前記実施形態で説明したように、孔が上下3箇所並んだ列が2列、上下4個並んだ列が1列の計10箇所形成した。
[Real machine test]
Next, a dipping member (gas diffusion cylinder) for a molten metal bath according to the present invention was attached to a gas lift pump of a hot dip galvanizing apparatus that was actually operated, and the difficulty of dross occupancy was evaluated.
(Example 6)
Granulation was performed in the same manner as in Example 5, and the granulated powder (particle size 50 μm) was molded by a hydrostatic pressure press with a pressure of 140 MPa in the same manner as in the above embodiment to obtain a cylindrical molded body.
The cylindrical molded body was green processed into the shape of the
The degreased body was sintered under normal pressure sintering at a temperature of 1750 ° C. and a pressure of 0.098 MPa for 8 hours, and then sintered by a hot isostatic pressing (HIP) method at a temperature of 1650 ° C. and a pressure of 200 MPa. A sintered body was obtained.
The sintered body was cut as a finishing process to form a gas discharge hole to obtain a gas scattering cylinder. The gas diffusion cylinder had an outer diameter of 30 mm, an inner diameter of 10 mm, a length of 110 mm, and a gas discharge hole diameter of 2 mm. As described in the above embodiment, the gas discharge holes were formed in a total of 10 locations, with two rows with three holes arranged vertically and one row with four rows arranged vertically.
得られたガス散気筒を前記実施形態で説明した溶融金属めっき装置のガスリフトポンプに取り付け、窒素ガスを20L/minの流量で流しながら、連続的に溶融金属めっき鋼板を製造した。なお、溶融金属めっき浴は、アルミニウムが0.13質量%添加された溶融亜鉛めっき浴を用い、浴温度は450℃とした。 The obtained gas scattering cylinder was attached to the gas lift pump of the molten metal plating apparatus described in the above embodiment, and continuously molten metal plated steel sheets were produced while flowing nitrogen gas at a flow rate of 20 L / min. The molten metal plating bath was a hot dip galvanizing bath to which 0.13% by mass of aluminum was added, and the bath temperature was 450 ° C.
ガス散気筒へのドロス難居着き性は次のようにして評価した。
ガスリフトポンプの窒素ガス供給側の背圧を測定し、背圧が19.6MPa(2kgf/cm2)を超えた時点で、ドロスが付着してガス散気筒のガス放出孔が詰まったと判断し、試験開始から背圧上昇が発生するまでの期間が長いほどドロスの難居着き性が優れていると評価した。評価結果を表5に示す。
The dross refusal property to the gas scattering cylinder was evaluated as follows.
The back pressure on the nitrogen gas supply side of the gas lift pump is measured, and when the back pressure exceeds 19.6 MPa (2 kgf / cm 2 ), it is determined that dross adheres and the gas discharge hole of the gas diffusion cylinder is clogged, The longer the period from the start of the test to the occurrence of the increase in back pressure, the better the dross refusal. The evaluation results are shown in Table 5.
(比較例7)
ガス散気筒にSUS製のものを用いた以外は、実施例6と同様にして評価した。
(比較例8)
比較例1と同様に造粒まで行った以外は、実施例6と同様にして評価した。
これらの評価結果を表5に示す。
(Comparative Example 7)
Evaluation was performed in the same manner as in Example 6 except that a gas scattering cylinder made of SUS was used.
(Comparative Example 8)
Evaluation was performed in the same manner as in Example 6 except that the granulation was performed in the same manner as in Comparative Example 1.
These evaluation results are shown in Table 5.
比較例7の期間が3〜4日間、比較例8の期間が5日間であったのに対し、実施例6の期間が試験開始から背圧上昇まで11.5〜13日間であったことから、本発明に係る溶融金属浴用の浸漬部材(ガス散気筒)は、ドロスの難居着き性及び耐食性において極めて優れていることが分かった。
このように、ガス散気筒のメンテナンスを行うまでの期間が約2倍長くなれば、ガス散気筒の交換頻度が約2分の1になり、交換に伴うライン停止回数を少なくすることができる。すなわち、溶融金属めっき鋼板を安定して効率的に製造することができる。
なお、実施例6の試験終了後、溶融亜鉛めっき浴からガス散気筒を取出したところ、ガス散気筒の割れは発生していなかった。このことから、本発明に係る溶融金属浴用の浸漬部材(ガス散気筒)は、高温のめっき浴への出し入れに伴う熱衝撃やガスリフトポンプ内での窒素ガス流れによる温度勾配に基づく熱応力に対しても、優れた耐性を示すことがわかった。
Since the period of Comparative Example 7 was 3 to 4 days and the period of Comparative Example 8 was 5 days, the period of Example 6 was 11.5 to 13 days from the start of the test to the increase in back pressure. It has been found that the immersion member (gas diffusion cylinder) for the molten metal bath according to the present invention is extremely excellent in dross retention and corrosion resistance.
Thus, if the period until the maintenance of the gas diffusion cylinder becomes about twice as long, the replacement frequency of the gas diffusion cylinder is reduced to about one half, and the number of line stops associated with the replacement can be reduced. That is, the molten metal plated steel sheet can be manufactured stably and efficiently.
In addition, after completion | finish of the test of Example 6, when the gas diffusion cylinder was taken out from the hot dip galvanizing bath, the crack of the gas diffusion cylinder did not generate | occur | produce. From this, the immersion member (gas diffusion cylinder) for the molten metal bath according to the present invention is resistant to thermal stress due to thermal shock caused by taking in and out of the hot plating bath and temperature gradient caused by nitrogen gas flow in the gas lift pump. However, it was found that it showed excellent resistance.
本発明は、鋼板等の連続溶融金属めっき装置に付設された溶融金属浴用の浸漬部材として好適に利用することができる。 The present invention can be suitably used as an immersion member for a molten metal bath attached to a continuous molten metal plating apparatus such as a steel plate.
1 溶融金属めっき装置
2 鋼板
3 スナウト
4 溶融金属めっき浴(溶融金属浴)
5 ポットロール
6 案内ロール
7 ガスリフトポンプ
8 メタルポンプ
71 吸入口
72 外筒管
73 排出口
74 内筒管
81 吐出口
82 本体管
83 吸入口
741 ガス導入管
742 ガス散気筒(溶融金属浴用の浸漬部材)
742A ガス放出孔
743 接続具
D ドロス
B 気泡
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Molten metal plating apparatus 2 Steel plate 3
5 Pot roll 6
742A
Claims (7)
スナウト、メタルポンプ、ガスリフトポンプ、ガスワイピングノズル、又は、ポットロール若しくは案内ロールのロール表面の被覆部材若しくは軸部スリーブに用いられ、
前記窒化珪素(Si3N4 )基セラミックス複合材の組織中における前記窒化硼素(B
N)は、薄片状及び層状の少なくともいずれか一方の形状を有する凝集体として存在して
いるものであることを特徴とする溶融金属浴用の浸漬部材。 An immersion member for a molten metal bath using a silicon nitride (Si 3 N 4 ) -based ceramic composite containing at least 20% by mass to 70% by mass of boron nitride (BN) based on the total mass of the ceramic composite ,
Used for coating members or shaft sleeves on the roll surface of a snout, metal pump, gas lift pump, gas wiping nozzle, or pot roll or guide roll,
The boron nitride (B) in the structure of the silicon nitride ( Si 3 N 4 ) -based ceramic composite material
N) exists as an aggregate having at least one of a flaky shape and a lamellar shape.
An immersion member for a molten metal bath, characterized in that
N)濃度は、前記窒化珪素(Si3N4)基セラミックス複合材の内層と比べて表層ほど
高くなる傾斜機能構造を形成していることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の溶融金属浴用の浸漬部材。 The boron nitride (B) in the structure of the silicon nitride (Si 3 N 4 ) -based ceramic composite material
The N) concentration forms a functionally graded structure in which the surface layer is higher than the inner layer of the silicon nitride (Si 3 N 4 ) -based ceramic composite material, according to claim 1 or 2. Immersion member for molten metal bath.
ウム(Al2O3)、酸化珪素(SiO2)、酸化マグネシウム(MgO)、希土類酸化
物(RE2O3:REは希土類元素)、珪化ジルコニウム(ZrSi2)及び珪化チタン
(TiSi2)のうち少なくともいずれか一種を含有し、
酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化珪素(SiO2)、酸化マグネシウム(MgO
)及び希土類酸化物(RE2O3)の含有量はそれぞれ0.2質量%以上5.0質量%以
下とし、珪化ジルコニウム(ZrSi2)及び珪化チタン(TiSi2)の含有量はそれ
ぞれ0.5質量%以上5.0質量%以下とすることを特徴とする請求項1から請求項3ま
でのいずれか一項に記載の溶融金属浴用の浸漬部材。 Aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ), magnesium oxide (MgO), rare earth oxide (RE 2 O) as sintering aids in the silicon nitride (Si 3 N 4 ) -based ceramic composite. 3 : RE contains a rare earth element), zirconium silicide (ZrSi 2 ) and titanium silicide (TiSi 2) at least one kind,
Aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ), magnesium oxide (MgO
) And rare earth oxide (RE 2 O 3 ) content of 0.2% by mass to 5.0% by mass, respectively, and zirconium silicide (ZrSi 2 ) and titanium silicide (TiSi 2 ) content of 0. It is 5 mass% or more and 5.0 mass% or less, The immersion member for molten metal baths as described in any one of Claim 1- Claim 3 characterized by the above-mentioned.
施し、ポットロールを介して鋼板を引き上げて連続的にめっき鋼板を製造する溶融金属め
っき装置において、
請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の溶融金属浴用の浸漬部材を、前記ス
ナウト内浴面に発生する異物の除去装置に適用したことを特徴とする溶融金属めっき装置
。 In a molten metal plating apparatus that guides a heat-annealed steel sheet into a molten metal bath through a snout, applies molten metal plating to the steel sheet, and pulls up the steel sheet through a pot roll to continuously produce a plated steel sheet,
A molten metal plating apparatus, wherein the immersion member for a molten metal bath according to any one of claims 1 to 4 is applied to a device for removing foreign matter generated on the inner bath surface of the snout.
前記溶融金属浴用の浸漬部材を前記ガス散気筒及び前記配管部材の少なくともいずれか
一方に適用したことを特徴とする請求項5に記載の溶融金属めっき装置。 The foreign matter removing apparatus includes a gas diffusion cylinder and a piping member,
The molten metal plating apparatus according to claim 5, wherein the immersion member for the molten metal bath is applied to at least one of the gas diffusion cylinder and the piping member.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010033378A JP5604900B2 (en) | 2010-02-18 | 2010-02-18 | Immersion member for molten metal bath, molten metal plating apparatus, and method for producing molten metal plated steel sheet |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010033378A JP5604900B2 (en) | 2010-02-18 | 2010-02-18 | Immersion member for molten metal bath, molten metal plating apparatus, and method for producing molten metal plated steel sheet |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011168832A JP2011168832A (en) | 2011-09-01 |
JP5604900B2 true JP5604900B2 (en) | 2014-10-15 |
Family
ID=44683245
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010033378A Expired - Fee Related JP5604900B2 (en) | 2010-02-18 | 2010-02-18 | Immersion member for molten metal bath, molten metal plating apparatus, and method for producing molten metal plated steel sheet |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5604900B2 (en) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5521910B2 (en) * | 2010-09-01 | 2014-06-18 | 日立金属株式会社 | Manufacturing method of silicon nitride-boron nitride composite ceramics, silicon nitride-boron nitride composite ceramics, and member for molten metal |
JP5360156B2 (en) | 2011-08-01 | 2013-12-04 | トヨタ自動車株式会社 | Vehicle back door structure |
KR20190126468A (en) * | 2012-04-13 | 2019-11-11 | 아르셀러미탈 인베스티가시온 와이 데살롤로 에스엘 | Improved bubble pump resistant to attack by molten aluminum |
JP6007764B2 (en) * | 2012-12-10 | 2016-10-12 | 新日鐵住金株式会社 | Floating scum removal device in snout in hot dip galvanizing line |
JP6007765B2 (en) * | 2012-12-10 | 2016-10-12 | 新日鐵住金株式会社 | Floating scum removal device in snout in hot dip galvanizing line |
PL3074640T3 (en) * | 2013-11-30 | 2019-11-29 | Arcelormittal | Improved pusher pump resistant to corrosion by molten aluminum and having an improved flow profile |
JP6790972B2 (en) * | 2017-04-05 | 2020-11-25 | 日本製鉄株式会社 | Hot metal plating equipment and hot metal plating method |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03141161A (en) * | 1989-10-25 | 1991-06-17 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Composite sintered compact |
JP2943992B2 (en) * | 1990-04-07 | 1999-08-30 | 新日本製鐵株式会社 | Nozzle for manufacturing quenched metal ribbon |
JP2668054B2 (en) * | 1992-02-05 | 1997-10-27 | 株式会社日立製作所 | Roll for continuous molten metal plating equipment and continuous molten metal plating equipment |
JPH07330421A (en) * | 1994-06-09 | 1995-12-19 | Hitachi Ltd | Boron nitride-containing ceramic and its production |
JP2000265254A (en) * | 1999-01-14 | 2000-09-26 | Kawasaki Steel Corp | Device for removing foreign matter in continuous hot- dipping metal coating equipment |
JP4119849B2 (en) * | 2004-01-22 | 2008-07-16 | 株式会社神戸製鋼所 | Plating bath roll |
-
2010
- 2010-02-18 JP JP2010033378A patent/JP5604900B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011168832A (en) | 2011-09-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5604900B2 (en) | Immersion member for molten metal bath, molten metal plating apparatus, and method for producing molten metal plated steel sheet | |
Wang et al. | Microstructure and elevated temperature tribological behavior of TiO2/Al2O3 composite ceramic coating formed by microarc oxidation of Ti6Al4V alloy | |
Cho et al. | Effect of TiC addition on surface oxidation behavior of SKD11 tool steel composites | |
TWI417143B (en) | Nozzle used in cold sprayer and cold sprayer device | |
JP5435326B2 (en) | Die-casting coating mold and manufacturing method thereof | |
CN102933334B (en) | Composite, continuously casting parts, continuously casting nozzle, continuous casing, founding materials and magnesium alloy cast coiled material | |
KR20100016440A (en) | Articles having wear-resistant coatings and process for making the same | |
Pan et al. | Corrosion and thermal fatigue behaviors of induction-clad Ni-coated TiC particle-reinforced Ni60 coating in molten aluminum alloy | |
Liu et al. | Microstructure and mechanical properties of the spark plasma sintered Ta2C ceramics | |
Chung et al. | Ni-coated SiCp reinforced aluminum composites processed by vacuum infiltration | |
Bai et al. | Rhenium used as an interlayer between carbon–carbon composites and iridium coating: Adhesion and wettability | |
Wu et al. | Fabrication of laminated TiB2-B4C/Cu-Ni composites by electroplating and spark plasma sintering | |
JP5096872B2 (en) | Application tool tip member and application tool having the same | |
JP2007270206A (en) | Sliding member with coated film | |
Chen et al. | Fabrication of 3D-SiC network reinforced aluminum–matrix composites by pressureless infiltration | |
JP4203059B2 (en) | Method for manufacturing inner surface coated cylinder | |
JP2004174578A (en) | Method and device for manufacturing inner-surface coated cylindrical body and inner-surface coated cylindrical body manufactured thereby | |
Chen et al. | Microstructure and tribological properties of laser-cladded TiCx/TiAl composite coatings on TC4 alloy | |
JP2003205352A (en) | Member for molten metal, composed of sintered alloy having excellent corrosion resistance and wear resistance to molten metal, its producing method and machine structural member using it | |
Nie et al. | Friction and wear properties of copper matrix composites reinforced by tungsten-coated carbon nanotubes | |
Tekmen et al. | An investigation of the effect of SiC reinforcement coating on the wettability of Al/SiC system | |
JP4883805B2 (en) | Thermal insulation coating layer, thermal insulation laminate, thermal insulation coating agent, and method for producing thermal insulation coating agent | |
US11261515B2 (en) | Method for producing member for molten metal bath | |
JP4332449B2 (en) | Thermal spray coating coated on hearth roll for continuous annealing furnace of steel sheet | |
CN109609917A (en) | Tubular target including protective device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120209 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20131025 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131203 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140131 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140729 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140811 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5604900 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |