JP7027624B1 - Hearth roll - Google Patents

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Abstract

ビルドアップを抑制することのできる、緻密で耐久性のある皮膜を外表面に備える本発明のハースロール100は、セラミックス溶射皮膜からなる上層部30、及び、上層部30の下層のセラミックスと耐熱合金とからなるサーメット溶射皮膜からなる下層部20で表面が被覆されており、当該上層部30であるセラミックス溶射皮膜は、炭化クロムを主成分とし、酸化クロムを分散して含み、酸素を5~35wt%含有している。The hearth roll 100 of the present invention, which has a dense and durable film on the outer surface capable of suppressing build-up, has an upper layer portion 30 made of a ceramic sprayed coating and a ceramic and heat-resistant alloy in the lower layer of the upper layer portion 30. The surface of the ceramic sprayed coating is covered with a lower layer portion 20 made of a cermet sprayed coating composed of % Is contained.

Description

本発明は、熱処理ラインで処理する高温のステンレス鋼板などを搬送するための熱処理炉用ハースロールに関する。 The present invention relates to a hearth roll for a heat treatment furnace for transporting a high-temperature stainless steel sheet or the like to be processed in a heat treatment line.

鋼板等の金属板を熱処理するための熱処理炉内には、鋼板を搬入、移送、搬出するための搬送用ロール(以下、ハースロールという)が設置されている。このような熱処理炉は、鋼板の種類に応じて、例えば1100℃にも及ぶかなりの高温になるのが普通である。ハースロールは、赤熱状態に加熱された大重量の鋼板を支持するものであり、かつ激しい動摩擦を受けるため、表面には肌荒れや疵が発生しやすい。その結果、その疵が搬送される鋼板に転写され、また、鋼板の表面が削り取られてロールに付着する、いわゆる「ビルドアップ」と称する突起物を発生する。ロールにビルドアップが生成すると、搬送鋼板の表面形状により一層大きな疵が発生し、製品品質を著しく劣化させる。 In the heat treatment furnace for heat-treating a metal plate such as a steel plate, a transport roll (hereinafter referred to as a hearth roll) for carrying in, transferring, and carrying out the steel plate is installed. Such a heat treatment furnace usually has a considerably high temperature as high as 1100 ° C., depending on the type of steel sheet. The hearth roll supports a heavy-weight steel sheet heated to a red-hot state, and is subject to intense dynamic friction, so that the surface is liable to have rough skin and scratches. As a result, the flaw is transferred to the steel sheet to be conveyed, and the surface of the steel sheet is scraped off to adhere to the roll, so-called “build-up” protrusions are generated. When build-up is generated on the roll, the surface shape of the conveyed steel sheet causes a larger flaw, which significantly deteriorates the product quality.

特許文献1には、ビルドアップ防止を目的として、ロール表面にニッケルクロム合金を溶射し、この外層にクロムカーバイドを、前記ニッケルクロム合金との合計膜厚が0.03~2mmとなるように溶射した連続熱処理炉用ハースロールが記載されている。 In Patent Document 1, for the purpose of preventing build-up, a nickel-chromium alloy is sprayed on the roll surface, and chrome carbide is sprayed on the outer layer so that the total film thickness with the nickel-chromium alloy is 0.03 to 2 mm. A hearth roll for a continuous heat treatment furnace is described.

特許文献2には、ビルドアップ防止を目的として、ロール素地表面に順次クロム含有量を変化せしめた複数の溶射下地層を設け、該下地層の上にクロムカーバイドの溶射被覆層を設けた熱処理炉用ハースロールが記載されている。 In Patent Document 2, for the purpose of preventing build-up, a heat treatment furnace in which a plurality of thermal sprayed base layers in which the chromium content is sequentially changed is provided on the surface of the roll base, and a sprayed coating layer of chromium carbide is provided on the base layer. Hearth rolls for are listed.

特許文献3には、被搬送材からの金属の移着の防止、ロール表面の摩耗の防止、及び鋼板のスリップ防止を目的として、耐熱鋼を母材とするロールの表面にセラミック溶射被覆層が設けられており、該溶射被覆層が、1~10重量%のクロムカーバイドを含むジルコニアセラミックからなる熱処理炉用ロールが記載されている。 In Patent Document 3, a ceramic sprayed coating layer is provided on the surface of a roll made of heat-resistant steel for the purpose of preventing metal transfer from the material to be conveyed, preventing wear of the roll surface, and preventing slipping of the steel plate. A heat treatment furnace roll is described in which the thermal spray coating layer is made of zirconia ceramic containing 1 to 10% by weight of chromium carbide.

特許文献4には、ビルドアップの防止と耐酸化性の向上を目的として、サーメット粉末の全量に対して、Alを3~8mass%、Crを16~25mass%、及びYを0.1~1mass%含有し、残部がCoとNiとから選ばれた1種以上からなる合金粉末と、サーメット粉末の全量に対して、ホウ化物1~5mass%及び炭化物5~10mass%から選ばれた1種以上からなるセラミック粉末とからなる溶射被覆用サーメット粉末をロール表面に溶射した鋼帯熱処理炉の炉内搬送ロールが記載されている。 In Patent Document 4, for the purpose of preventing build-up and improving oxidation resistance, Al is 3 to 8 mass%, Cr is 16 to 25 mass%, and Y is 0.1 to 1 mass with respect to the total amount of cermet powder. % And one or more selected from 1 to 5 mass% of boride and 5 to 10 mass% of carbide with respect to the total amount of cermet powder and alloy powder consisting of one or more selected from Co and Ni in the balance. Described is an in-furnace transfer roll of a steel strip heat treatment furnace in which a cermet powder for thermal spray coating composed of a ceramic powder composed of a ceramic powder is sprayed onto a roll surface.

特許文献5には、耐ビルドアップ性及び耐酸化性の向上を目的として、サーメット粉末全量に対して、Cr23を10~20mass%及びYを10~20mass%含有し、両者の合計が30mass%以下であるセラミック粉末と、サーメット粉末全量に対して、Alを4~6mass%、Crを12~16mass%、及びYを1mass%以下含有し、残部がCo及び/又はNiからなる耐熱合金粉末との混合粉からなるサーメット粉末を用いて、表面に皮膜厚70~120μmの溶射層を形成した、耐ビルドアップ性及び耐酸化性に優れた炉内ロールが記載されている。Patent Document 5 contains 10 to 20 mass% of Cr 23 C 6 and 10 to 20 mass% of Y2 O 3 with respect to the total amount of cermet powder for the purpose of improving build-up resistance and oxidation resistance. The total amount of cermet powder is 30 mass% or less, and Al is 4 to 6 mass%, Cr is 12 to 16 mass%, and Y is 1 mass% or less with respect to the total amount of cermet powder, and the balance is from Co and / or Ni. Described is an in-furnace roll having excellent build-up resistance and oxidation resistance, in which a cermet powder composed of a mixed powder with a heat-resistant alloy powder is used to form a spray layer having a film thickness of 70 to 120 μm on the surface.

特許文献6には、通板時の金属板材のスリップ、蛇行、ロールへのゴミ付き、ビルドアップの抑制を目的として、セラミック成分含有率が80Vol%以下のサーメット又は耐熱合金からなる溶射皮膜上に、溶射金属、Cr、Si、Zr、Alのいずれか1種類又は2種類以上からなる酸化物層を有し、該酸化物層の表面をJISB0633に準拠してカットオフ値を初期値にして設定して測定した粗さパラメータRと、カットオフ値を前記初期値の1/10に設定して測定した粗さパラメータR’との比R/R’が4以上である鋼板製造用搬送ロールが記載されている。 Patent Document 6 describes on a sprayed coating made of cermet or a heat-resistant alloy having a ceramic component content of 80 Vol% or less for the purpose of suppressing slipping, meandering, dusting on rolls, and build-up of metal plates during plate passing. It has an oxide layer consisting of one or more of one or more of sprayed metal, Cr, Si, Zr, and Al, and the surface of the oxide layer is set with the cutoff value as the initial value in accordance with JISB0633. The transfer roll for steel plate manufacturing has a ratio R / R'of 4 or more between the roughness parameter R measured in the process and the roughness parameter R'measured by setting the cutoff value to 1/10 of the initial value. Are listed.

特許文献7には、耐ビルドアップ性及び耐熱衝撃性を得るために、30~50質量%のクロム炭化物を含有し、残部がコバルト及びニッケルの少なくとも一種、クロム、アルミニウム及びイットリウムを含む合金からなり、平均粒子径が20~60μmである溶射用粉末を高速フレーム溶射して得られた溶射皮膜が表面に設けられたハースロールが記載されている。 Patent Document 7 contains an alloy containing 30 to 50% by mass of chromium carbide in order to obtain build-up resistance and thermal impact resistance, and the balance is composed of an alloy containing at least one of cobalt and nickel, chromium, aluminum and ittrium. Described is a hearth roll provided with a thermal spray coating obtained by high-speed flame spraying of a thermal spraying powder having an average particle size of 20 to 60 μm.

特許文献8には、通板時のロール表面へのビルドアップの抑制を目的として、Crを50超~90Vol%、Alを1~40Vol%、Yを0~3Vol%、及びZrBを0~40Vol%含有し、残部不可避的不純物及び気孔からなるセラミックスと、Crを5~20質量%、Alを5~20質量%、及びYとSiとのいずれか1種又は2種を0.1~6質量%含有し、残部がCoとNiとのいずれか1種又は2種及び不可避的不純物からなる耐熱合金と、からなるサーメット皮膜を表面に有し、前記サーメット皮膜の50~90Vol%が前記セラミックスで、残部が前記耐熱合金である連続焼鈍炉用ハースロールが記載されている。In Patent Document 8, Cr 3 C 2 is more than 50 to 90 Vol%, Al 2 O 3 is 1 to 40 Vol%, and Y 2 O 3 is 0 to 0 for the purpose of suppressing build-up on the roll surface during plate passing. Ceramics containing 3 Vol% and ZrB 2 in an amount of 0 to 40 Vol% and having unavoidable residues and pores in the balance, Cr in an amount of 5 to 20% by mass, Al in an amount of 5 to 20% by mass, and Y and Si in any one of 1 It has a cermet film on the surface, which contains 0.1 to 6% by mass of seeds or 2 types, and the balance is a heat-resistant alloy composed of any 1 or 2 types of Co and Ni and unavoidable impurities. A hearth roll for a continuous quenching furnace is described in which 50 to 90 Vol% of the cermet film is the ceramics and the balance is the heat-resistant alloy.

特開昭56-069321号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 56-069321 特開昭62-103315号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-10313 特開平07-011323号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 07-011323 国際公開第01/034866号International Publication No. 01/034866 特開2005-206863号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-206863 特開2008-001927号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-001927 特許2008-240072号公報Japanese Patent No. 2008-240072 国際公開第2009/069829号International Publication No. 2009/069829

特許文献1、2に記載された施工法では、クロムカーバイドが分解されやすいため、溶射条件の選定を十分に行わないと、成膜されないか、或いは成膜されたとしても緻密で十分な密着力を有する膜となりにくい。特許文献3に記載の溶射被覆層は、ジルコニアを含んでおり、比較的多孔質な皮膜であるため、ビルドアップ対策としては十分でない。特許文献4~8では、溶射材としてサーメット材が使用されており、バインダー金属が表層に露出するため、ビルドアップの抑制効果が低い。 In the construction methods described in Patent Documents 1 and 2, since the chromium carbide is easily decomposed, the film is not formed unless the thermal spraying conditions are sufficiently selected, or even if the film is formed, the film is dense and has sufficient adhesion. It is difficult to form a film with. The thermal spray coating layer described in Patent Document 3 contains zirconia and is a relatively porous film, so that it is not sufficient as a build-up measure. In Patent Documents 4 to 8, a cermet material is used as a thermal spraying material, and since the binder metal is exposed on the surface layer, the effect of suppressing build-up is low.

本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、ビルドアップを十分に抑制することのできる、緻密で耐久性のある皮膜を外表面に備えるハースロールを提供することを目的とする。 In view of the above-mentioned problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a Haas roll having a dense and durable film on the outer surface, which can sufficiently suppress build-up.

本発明のハースロールは、外表面がセラミックス溶射皮膜で覆われており、前記セラミックス溶射皮膜は、炭化クロムを主成分とし、酸化クロムを分散して含み、酸素を5~35wt%含有することを特徴とするものである。 The outer surface of the hearth roll of the present invention is covered with a ceramic sprayed coating, and the ceramic sprayed coating contains chromium carbide as a main component, chromium oxide is dispersed and contained, and oxygen is contained in an amount of 5 to 35 wt%. It is a feature.

本発明では、ハースロールの外表面がセラミックス溶射皮膜で覆われており、金属成分が表層に露出していないため、ビルドアップの抑制効果が高い。また、このようなセラミック溶射皮膜は、主成分として含まれる炭化クロムの作用により、高温でも高い硬度を示す。さらに、このような炭化クロムを主成分とする溶射皮膜の中に酸化クロムが適度に分散して存在していることにより、この酸化クロムが炭化クロムの粒子をつなげるバインダーの役割を果たし、炭化クロム粒子の粒子間結合力を向上させるとともに、緻密な皮膜が得られる。その結果、ハースロールの外表面は耐摩耗性に優れたものとなる。 In the present invention, the outer surface of the hearth roll is covered with a ceramic sprayed coating, and the metal component is not exposed on the surface layer, so that the effect of suppressing build-up is high. Further, such a ceramic sprayed coating exhibits high hardness even at high temperatures due to the action of chromium carbide contained as a main component. Furthermore, since chromium oxide is appropriately dispersed and present in such a sprayed coating containing chromium carbide as a main component, this chromium oxide acts as a binder for connecting chromium carbide particles, and chromium carbide is used. A dense film can be obtained while improving the interparticle bonding force of the particles. As a result, the outer surface of the hearth roll has excellent wear resistance.

本発明において「炭化クロムを主成分とする」とは、溶射皮膜の構成成分のうち、質量単位で炭化クロムが最も多いことを意味する。酸化クロムの存在比率としては、溶射皮膜全体が酸素を5~35wt%含有する程度が必要であり、5wt%未満であると酸化クロムのバインダーとしての機能が損なわれ、35wt%を超えると炭化クロムとしての機能が十分に発揮できない。酸素の含有量を上記のように設定することで、炭化クロムの特性と酸化クロムの特性とをバランスよく引き出すことができる。炭化クロムの特性を最大限引き出す観点からは、上記セラミックス溶射皮膜は、炭化クロム、酸化クロム、及び不可避不純物のみからなり、酸素を5~35wt%含有することが好ましい。酸化クロムの存在比率は、10wt%以上であることが、溶射皮膜の緻密さを向上させる観点から好ましい。酸化クロムの存在比率は、30wt%未満であることが好ましく、20wt%未満であることがより好ましい。酸化クロムが少ない方が、高温でも高い硬度を示す炭化クロムの特性がより顕著に発揮される。 In the present invention, "mainly composed of chromium carbide" means that among the constituent components of the sprayed coating, chromium carbide is the most abundant in terms of mass. As for the abundance ratio of chromium oxide, it is necessary that the entire sprayed coating contains 5 to 35 wt% of oxygen. If it is less than 5 wt%, the function of chromium oxide as a binder is impaired, and if it exceeds 35 wt%, chromium carbide is used. The function as is not fully exhibited. By setting the oxygen content as described above, the characteristics of chromium carbide and the characteristics of chromium oxide can be brought out in a well-balanced manner. From the viewpoint of maximizing the characteristics of chromium carbide, the ceramic sprayed coating is preferably composed of chromium carbide, chromium oxide, and unavoidable impurities, and preferably contains 5 to 35 wt% of oxygen. The abundance ratio of chromium oxide is preferably 10 wt% or more from the viewpoint of improving the fineness of the sprayed coating. The abundance ratio of chromium oxide is preferably less than 30 wt%, more preferably less than 20 wt%. The smaller the amount of chromium oxide, the more remarkable the characteristics of chromium carbide, which exhibits high hardness even at high temperatures.

前記セラミックス溶射皮膜の800℃における硬さHVは、200以上であることが好ましい。ハースロールは一般的に800℃以上の高温下で使用されるので、外表面がこのような高い硬さを有していると、ハースロールとしての耐久性が高い。 The hardness HV of the ceramic sprayed coating at 800 ° C. is preferably 200 or more. Since the hearth roll is generally used at a high temperature of 800 ° C. or higher, if the outer surface has such a high hardness, the durability as the hearth roll is high.

前記セラミックス溶射皮膜の下層に、セラミックスと耐熱合金とからなるサーメット溶射皮膜を備えることが好ましい。このような下層が存在することで、耐熱衝撃性が飛躍的に向上し、皮膜剥離が起こりにくくなる。なお、下層として耐熱合金からなる皮膜を形成することも考えられるが、セラミックスと耐熱合金との複合皮膜にした方が、その上のセラミックス皮膜との熱膨張係数差が小さくなるので、より皮膜剥離が起こりにくくなる。 It is preferable to provide a cermet sprayed coating made of ceramics and a heat-resistant alloy under the ceramic sprayed coating. The presence of such a lower layer dramatically improves the thermal impact resistance and makes it difficult for the film to peel off. It is conceivable to form a film made of a heat-resistant alloy as the lower layer, but if a composite film of ceramics and a heat-resistant alloy is used, the difference in the coefficient of thermal expansion between the ceramic film and the ceramic film on the composite film will be smaller, so the film will be peeled off. Is less likely to occur.

本発明のハースロールは、外表面が、炭化クロムを主成分とし、酸化クロムを分散して含み、酸素を5~35wt%含有するセラミックス溶射皮膜で覆われているため、ビルドアップの抑制効果が高く、高温環境下での耐久性が高い。 Since the outer surface of the hearth roll of the present invention is covered with a ceramic sprayed coating containing chromium carbide as a main component, chromium oxide dispersedly contained, and oxygen in an amount of 5 to 35 wt%, it has an effect of suppressing build-up. High and highly durable in high temperature environments.

本実施形態のハースロールの斜視図と表層拡大断面図である。It is the perspective view and the surface layer enlarged sectional view of the hearth roll of this embodiment. サスペンション高速フレーム溶射法を実施するための溶射装置の一例を表す要部概略図である。It is a schematic diagram of the main part which shows an example of the thermal spraying apparatus for carrying out a suspension high-speed frame thermal spraying method. 試験片No.1~No.4の各皮膜の外観写真、走査型電子顕微鏡(SEM)による断面観察写真、それぞれの断面硬さHVの数値、酸素含有量(wt%)、及び気孔率(%)をまとめた表である。Test piece No. 1 to No. It is a table summarizing the appearance photograph of each film of No. 4, the cross-section observation photograph by a scanning electron microscope (SEM), the numerical value of each cross-sectional hardness HV, the oxygen content (wt%), and the porosity (%). 試験片No.1~No.5のそれぞれの耐摩耗試験の結果を示すグラフである。Test piece No. 1 to No. It is a graph which shows the result of each wear resistance test of 5. 試験前、900℃での熱サイクル試験後、1000℃での熱サイクル試験後の、試験片No.1、No.4、No.5、No.6の外観写真と、試験後の状態の評価結果を表す表である。Before the test, after the thermal cycle test at 900 ° C, and after the thermal cycle test at 1000 ° C, the test piece No. 1, No. 4, No. 5, No. It is a table which shows the appearance photograph of 6 and the evaluation result of the state after a test. 鋼板成分との反応性を調べる試験の実施前と実施後の試験片No.1、No.4、No.5の外観写真と、重量変化をまとめた表である。Test piece No. before and after the test for examining the reactivity with the steel sheet component. 1, No. 4, No. It is a table summarizing the appearance photograph of 5 and the weight change.

以下に本発明の実施の形態を説明する。図1は、本実施形態のハースロール100の斜視図と表層拡大断面図である。ハースロール100は、基材10と、基材10の表面に形成された下層部20と、下層部20の表面に形成された上層部30とを備える。基材10としては、例えば鋼鉄製のものが挙げられる。 An embodiment of the present invention will be described below. FIG. 1 is a perspective view and a surface layer enlarged sectional view of the Hearth Roll 100 of the present embodiment. The hearth roll 100 includes a base material 10, a lower layer portion 20 formed on the surface of the base material 10, and an upper layer portion 30 formed on the surface of the lower layer portion 20. Examples of the base material 10 include those made of steel.

上層部30と基材10との間に形成されている下層部20は、要求される特性に応じて選定され、セラミックスと耐熱合金とからなるサーメット溶射皮膜が好適である。セラミックスとしては、例えば、TiC、NbC、WC、Cr、BC、TaC、BiC、ZrC、HfC、VC等の炭化物セラミックス、TiB、ZrB、HfB、VB、TaB、NiB、W、CrB等の硼化物セラミックスが挙げられる。耐熱合金としては、例えば、Co及びNiの少なくとも一方を含み、望ましくはさらに、Cr、Al、Y、及びSiから選ばれる少なくとも一つを含むものが挙げられる。これにより、後述する上層部30を形成したときの、ハースロール100の表面の耐熱衝撃性を格段に向上させることができる。なお、下層部20として耐熱合金からなる皮膜を形成することも考えられるが、セラミックスと耐熱合金との複合皮膜にした方が、セラミックス皮膜からなる後述の上層部30との熱膨張係数差が小さくなるので、より皮膜剥離が起こりにくくなる。The lower layer portion 20 formed between the upper layer portion 30 and the base material 10 is selected according to the required characteristics, and a cermet sprayed coating made of ceramics and a heat-resistant alloy is suitable. Examples of the ceramics include carbide ceramics such as TiC, NbC, WC, Cr 3 C 2 , B 4 C, TaC, BiC, ZrC, HfC, and VC, TiB, ZrB 2 , HfB 2 , VB 2 , TaB 2 , and NiB. 2. Boroned ceramics such as W 2 B 5 and Cr B 2 can be mentioned. Examples of the heat-resistant alloy include those containing at least one of Co and Ni, and preferably further containing at least one selected from Cr, Al, Y, and Si. As a result, the thermal impact resistance of the surface of the hearth roll 100 when the upper layer portion 30 described later is formed can be remarkably improved. Although it is conceivable to form a film made of a heat-resistant alloy as the lower layer portion 20, a composite film of ceramics and a heat-resistant alloy has a smaller difference in thermal expansion coefficient from the upper layer portion 30 made of a ceramic film, which will be described later. Therefore, the film peeling is less likely to occur.

下層部20の表面に形成され、ハースロールの外表面を構成する上層部30は、炭化クロムを主成分とし、酸化クロムを分散して含むセラミックス溶射皮膜である。この溶射皮膜に含まれる酸素は、皮膜全体の5~35wt%である。 The upper layer portion 30, which is formed on the surface of the lower layer portion 20 and constitutes the outer surface of the hearth roll, is a ceramic sprayed coating containing chromium carbide as a main component and chromium oxide dispersed therein. Oxygen contained in this sprayed coating is 5 to 35 wt% of the entire coating.

下層部20及び上層部30を構成する溶射皮膜の形成には、高速フレーム溶射法が好適に用いられる。高速フレーム溶射法は、燃焼ガスの燃焼エネルギーを熱源とする溶射法であり、燃焼室の圧力を高めることによって超音速フレームを発生させ、超音速フレームジェット流の中心に溶射粉末を供給して加速させ、溶融又は半溶融状態にし、高速度で連続噴射する溶射法である。 The high-speed frame thermal spraying method is preferably used for forming the thermal spray coating forming the lower layer portion 20 and the upper layer portion 30. The high-speed flame spraying method is a thermal spraying method that uses the combustion energy of the combustion gas as a heat source. It generates a supersonic frame by increasing the pressure in the combustion chamber, and supplies the thermal spray powder to the center of the supersonic frame jet flow for acceleration. It is a thermal spraying method in which the material is melted or semi-melted and continuously sprayed at a high speed.

溶融した溶射粒子が超音速度で基材に衝突するため、緻密で高密着力を有する溶射皮膜を形成することができ、特に連続的に溶射皮膜が形成されるので、均質な溶射皮膜を得ることができる。熱源として用いる燃焼ガスには、水素や、炭素と水素を主成分とするアセチレン、エチレン、プロパンなどの可燃性ガスと、酸素を含む支燃性ガスが使用される。可燃性ガスの代わりに灯油(ケロシン)などの液体燃料を用いてもよい。 Since the molten sprayed particles collide with the base material at a supersonic velocity, it is possible to form a sprayed coating having a dense and high adhesion force, and in particular, the sprayed coating is continuously formed, so that a uniform sprayed coating can be obtained. Can be done. As the combustion gas used as a heat source, hydrogen, flammable gas such as acetylene, ethylene and propane containing carbon and hydrogen as main components, and combustible gas containing oxygen are used. A liquid fuel such as kerosene may be used instead of the flammable gas.

具体的には、例えば、燃焼ガスとして、酸素/プロパン、酸素/プロピレン、酸素/天然ガス、酸素/エチレン、酸素/水素などの混合ガスを用い、フレーム速度が900~2500m/秒、フレーム温度が1800~3800℃の超音速フレームを発生させ、溶射距離は100~350mmに保持し、溶射中の基材温度を200℃以下に制御して溶射を行なう。 Specifically, for example, a mixed gas such as oxygen / propane, oxygen / propylene, oxygen / natural gas, oxygen / ethylene, and oxygen / hydrogen is used as the combustion gas, the frame speed is 900 to 2500 m / sec, and the frame temperature is high. A supersonic frame of 1800 to 3800 ° C. is generated, the thermal spraying distance is maintained at 100 to 350 mm, and the temperature of the base material during thermal spraying is controlled to 200 ° C. or lower to perform thermal spraying.

ハースロール100の外表面である上層部30を構成する、炭化クロムを主成分とし、酸化クロムを分散して含み、酸素を5~35wt%含有するセラミックス溶射皮膜の形成には、特にサスペンション高速フレーム溶射法が好適に用いられる。その理由として、炭化クロムを主成分としつつ、酸化クロムが適度に分散した溶射皮膜を得るためには、比較的粒度の小さな炭化クロム粒子を用いることが重要な点が挙げられる。粒度の小さい材料ほど、溶射中に炭化クロムが酸化クロムになりやすく、これが溶射皮膜を構成する炭化クロムの各粒子をつなぎとめるためのバインダーとして作用する。しかし一方で、微粒子の溶射材料を用いる場合、溶射材料を溶射フレームに到達させるまでの搬送時に材料同士が凝集してしまうという難点がある。 A suspension high-speed frame is particularly suitable for forming a ceramic sprayed coating containing chromium carbide as a main component, chromium oxide dispersed and containing 5 to 35 wt% of oxygen, which constitutes the upper layer 30 which is the outer surface of the hearth roll 100. The thermal spraying method is preferably used. The reason is that it is important to use chromium carbide particles having a relatively small particle size in order to obtain a sprayed coating in which chromium oxide is appropriately dispersed while the main component is chromium carbide. The smaller the particle size of the material, the more likely it is that chromium carbide becomes chromium oxide during thermal spraying, which acts as a binder for anchoring each particle of chromium carbide that constitutes the thermal spray coating. However, on the other hand, when the sprayed material of fine particles is used, there is a drawback that the materials are aggregated during transportation until the sprayed material reaches the sprayed frame.

これに対しサスペンション高速フレーム溶射法であれば、炭化クロム粒子が溶媒に分散した懸濁液として搬送されるので、微粒子の状態を維持したままフレームに投入することができる。また、そのようにして形成された皮膜は、単に粒度の小さな材料が皮膜化されて緻密な皮膜になるだけでなく、酸化物が適度な分量で分散した状態となり、皮膜を構成する粒子の粒子間結合を向上させ、ひいては基材との密着性の向上につながる。 On the other hand, in the suspension high-speed frame spraying method, the chromium carbide particles are conveyed as a suspension dispersed in a solvent, so that the particles can be charged into the frame while maintaining the state of the fine particles. In addition, the film formed in this way is not only a film of a material having a small particle size to be a dense film, but also a state in which oxides are dispersed in an appropriate amount, and the particles of the particles constituting the film are formed. It improves the interbonding and leads to the improvement of the adhesion with the base material.

なお、溶射材料を懸濁液として使用する他の溶射法として、サスペンションプラズマ溶射法がある。しかし、サスペンションプラズマ溶射法は、一般的に非常に高温のプラズマフレームが用いられるため、生成される酸化物の量が多くなりすぎたり、材料が昇華したりして歩留まりが著しく低下する傾向がある。したがって、炭化クロムを主成分とする溶射皮膜の形成を目的とするのであれば、サスペンション高速フレーム溶射法がより望ましいということができる。 As another thermal spraying method using a thermal spray material as a suspension, there is a suspension plasma thermal spraying method. However, since the suspension plasma spraying method generally uses a very high temperature plasma frame, the amount of oxide produced is too large, or the material is sublimated, which tends to significantly reduce the yield. .. Therefore, it can be said that the suspension high-speed frame thermal spraying method is more desirable if the purpose is to form a thermal spray coating containing chromium carbide as a main component.

図2は、サスペンション高速フレーム溶射法を実施するための溶射装置1の一例を表す要部概略図である。この溶射装置1は、溶射材料を外部からスラリー(懸濁液)で供給するサスペンション高速フレーム溶射用の装置として構成されたものである。溶射装置1は、溶射粉末を溶媒に分散させたスラリーとして、これを外部から供給する外部供給式のものであり、溶射ガン2及びスラリー供給用ノズル3を備えている。 FIG. 2 is a schematic diagram of a main part showing an example of a thermal spraying device 1 for carrying out a suspension high-speed frame thermal spraying method. This thermal spraying device 1 is configured as a device for thermal spraying of a suspension high-speed frame in which a thermal spraying material is supplied from the outside as a slurry (suspension). The thermal spraying device 1 is an external supply type slurry in which the thermal spray powder is dispersed in a solvent and is supplied from the outside, and includes a thermal spray gun 2 and a slurry supply nozzle 3.

溶射ガン2は、燃焼室4を形成する燃焼容器部5、当該燃焼容器部5に連続する溶射ノズル6、及び着火装置7を有している。高圧の酸素及び燃料を含むガスが燃焼室4に供給されるようになっており、当該ガスが着火装置7により着火される。そして、燃焼室4で発生させたフレーム12が溶射ノズル6によって一旦絞られ、その後、膨張されて超音速フレーム化し、溶射ノズル6の先端から高速で噴射される。噴射されたフレーム12に対して、スラリー供給用ノズル3からスラリー11が供給される。スラリー11中の溶射粉末が溶融又は半溶融状態となると共に、フレーム12によって加速され、基材10上、又は基材10上に形成された下層部20上に高速で衝突することで、基材10上に下層部20としての溶射皮膜が形成され、当該下層部20上に上層部30としての溶射皮膜が形成される。 The thermal spray gun 2 has a combustion container portion 5 forming a combustion chamber 4, a thermal spray nozzle 6 continuous with the combustion vessel portion 5, and an ignition device 7. A gas containing high-pressure oxygen and fuel is supplied to the combustion chamber 4, and the gas is ignited by the ignition device 7. Then, the frame 12 generated in the combustion chamber 4 is once throttled by the thermal spray nozzle 6, then expanded to form a supersonic frame, and is ejected from the tip of the thermal spray nozzle 6 at high speed. The slurry 11 is supplied from the slurry supply nozzle 3 to the injected frame 12. The sprayed powder in the slurry 11 is in a molten or semi-melted state, and is accelerated by the frame 12 and collides with the base material 10 or the lower layer portion 20 formed on the base material 10 at high speed to cause the base material. A thermal spray coating as a lower layer portion 20 is formed on the lower layer portion 20, and a thermal spray coating as an upper layer portion 30 is formed on the lower layer portion 20.

スラリー11は、水もしくはアルコールからなる分散媒と、任意に有機系分散剤とを含む溶媒に、溶射粉末を分散させたものである。スラリー11中には、溶射粉末の粒子が5~40%の質量比で含まれる。スラリー11は、溶射ノズル6の先端から噴射するフレーム12に供給される。 The slurry 11 is obtained by dispersing the sprayed powder in a solvent containing a dispersion medium composed of water or alcohol and optionally an organic dispersant. The slurry 11 contains particles of the sprayed powder in a mass ratio of 5 to 40%. The slurry 11 is supplied to the frame 12 to be ejected from the tip of the thermal spray nozzle 6.

スラリーを溶射ノズルの内部で供給する内部供給方式であれば、溶射材料がノズル管内で堆積し、それが固まりとなって吐出されるスピッティングが生じるおそれがある。これに対し、本実施形態では図2のとおり、スラリー11を外部からフレーム12に供給する外部供給方式としており、スピッティングの発生を防止できる。 If the internal supply method is used in which the slurry is supplied inside the spraying nozzle, the sprayed material may be deposited in the nozzle tube, and the spraying material may be agglomerated and discharged. On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the slurry 11 is supplied from the outside to the frame 12, and the occurrence of spitting can be prevented.

溶射粉末としては、炭化クロム粉末のみであってもよいし、炭化クロム粉末と酸化クロム粉末とを含む混合粉末であってもよい。炭化クロム粉末のみを用いる場合、粉末の平均粒子径は、0.1~5.0μmとすることが好ましく、当該炭化クロム粉末の粒度分布が少なくとも、0.1μm以上、1.0μm未満の範囲と、1.0μm以上、10.0μm未満の範囲のそれぞれに存在しているものがより好ましい。上記粉末の平均粒子径は、本明細書ではレーザ回析・散乱法(マイクロトラック法)によって粒度分布を測定したときに累積値が50%となる粒径(メジアン径)と定義する。 The sprayed powder may be only chromium carbide powder or a mixed powder containing chromium carbide powder and chromium oxide powder. When only the chromium carbide powder is used, the average particle size of the powder is preferably 0.1 to 5.0 μm, and the particle size distribution of the chromium carbide powder is at least in the range of 0.1 μm or more and less than 1.0 μm. , 1.0 μm or more and less than 10.0 μm are more preferable. In the present specification, the average particle size of the powder is defined as the particle size (median diameter) at which the cumulative value is 50% when the particle size distribution is measured by the laser diffraction / scattering method (microtrack method).

下層部20を構成する溶射皮膜の厚さは、50~500μmの範囲が好適であり、その厚みは使用目的に応じて適宜設定される。厚みを50μm以上とすれば、耐熱衝撃性の効果が顕著に表れ、500μm以下とすれば、皮膜内部の残留応力の影響による機械的強度の低下を防ぐことができる。 The thickness of the thermal spray coating forming the lower layer portion 20 is preferably in the range of 50 to 500 μm, and the thickness is appropriately set according to the purpose of use. When the thickness is 50 μm or more, the effect of thermostable impact resistance is remarkably exhibited, and when it is 500 μm or less, the decrease in mechanical strength due to the influence of the residual stress inside the film can be prevented.

上層部30を構成する溶射皮膜の厚さは、15~500μmの範囲が好適であり、その厚みは使用目的に応じて適宜設定される。厚みを15μm以上とすれば、耐摩耗性に優れたものとなり、500μm以下とすれば、皮膜内部の残留応力の影響による機械的強度の低下を防ぐことができる。 The thickness of the thermal spray coating forming the upper layer portion 30 is preferably in the range of 15 to 500 μm, and the thickness is appropriately set according to the purpose of use. When the thickness is 15 μm or more, the wear resistance is excellent, and when the thickness is 500 μm or less, it is possible to prevent a decrease in mechanical strength due to the influence of residual stress inside the film.

下層部20及び上層部30を構成する溶射皮膜の気孔率は0.1~5%程度であればよいが、下層部20及び上層部30のいずれも、気孔率は0.1~2%であることが好ましく、特に上層部30は、気孔率が0.1~1%であることがより好ましい。サスペンション高速フレーム溶射法を用いることで、気孔率を1%以下にすることができる。本明細書において気孔率は、走査型電子顕微鏡の断面皮膜写真(SEM-BEI画像)の皮膜中の黒色箇所を気孔とみなし、その黒色箇所を二値化処理して気孔の総面積を算出し、当該気孔の総面積を観察範囲内の皮膜の総面積で除することで算出した値とする。 The porosity of the sprayed coating constituting the lower layer 20 and the upper layer 30 may be about 0.1 to 5%, but the porosity of both the lower layer 20 and the upper layer 30 is 0.1 to 2%. It is preferable that the upper layer portion 30 has a porosity of 0.1 to 1%. By using the suspension high-speed frame thermal spraying method, the porosity can be reduced to 1% or less. In the present specification, the porosity is calculated by regarding the black part in the film of the cross-sectional film photograph (SEM-BEI image) of the scanning electron microscope as a pore and binarizing the black part to calculate the total area of the pore. , The value calculated by dividing the total area of the pores by the total area of the film within the observation range.

下層部20及び上層部30を得るための工程の一例を挙げると、基材10の外表面の清浄化処理、ブラスト加工による粗面化処理に続いて、基材10上へ溶射を行って溶射皮膜からなる下層部20を形成し、更にこの下層部20上に溶射を行って溶射皮膜からなる上層部30を形成する。追加で、予熱工程や表面研磨処理などの他の工程が含まれる場合もある。 To give an example of a process for obtaining the lower layer portion 20 and the upper layer portion 30, following the cleaning treatment of the outer surface of the base material 10 and the roughening treatment by blasting, thermal spraying is performed on the base material 10 to perform thermal spraying. A lower layer portion 20 made of a film is formed, and further spraying is performed on the lower layer portion 20 to form an upper layer portion 30 made of a thermal spray coating. In addition, other steps such as preheating and surface polishing may be included.

本実施形態のハースロール100とすれば、ハースロール100の外表面がセラミックス溶射皮膜からなる上層部30で覆われており、金属成分が表層に露出していないため、ビルドアップの抑制効果が高い。また、このようなセラミック溶射皮膜は、主成分として含まれる炭化クロムの作用により、高温でも高い硬度を示す。さらに、このような炭化クロムを主成分とする溶射皮膜の中に酸化クロムが適度に分散して存在していることにより、この酸化クロムが炭化クロムの粒子をつなげるバインダーの役割を果たし、炭化クロム粒子の粒子間結合力を向上させるとともに、緻密な皮膜が得られる。その結果、ハースロール100の外表面は耐摩耗性に優れたものとなる。これにより、ビルドアップの抑制効果が向上し、高温環境下での高い耐久性を得ることができる。 In the case of the hearth roll 100 of the present embodiment, the outer surface of the hearth roll 100 is covered with the upper layer portion 30 made of a ceramic sprayed coating, and the metal component is not exposed on the surface layer, so that the build-up suppressing effect is high. .. Further, such a ceramic sprayed coating exhibits high hardness even at high temperatures due to the action of chromium carbide contained as a main component. Furthermore, since chromium oxide is appropriately dispersed and present in such a sprayed coating containing chromium carbide as a main component, this chromium oxide acts as a binder for connecting chromium carbide particles, and chromium carbide is used. A dense film can be obtained while improving the interparticle bonding force of the particles. As a result, the outer surface of the hearth roll 100 has excellent wear resistance. As a result, the effect of suppressing build-up is improved, and high durability in a high temperature environment can be obtained.

セラミックス溶射皮膜の800℃における硬さHVが200以上であることで、高温環境下でのハースロールとしての耐久性を向上させることができる。 When the hardness HV of the ceramic sprayed coating at 800 ° C. is 200 or more, the durability as a hearth roll in a high temperature environment can be improved.

セラミックス溶射皮膜からなる上層部30の下層に、セラミックスと耐熱合金とからなるサーメット溶射皮膜からなる下層部20を備えるため、耐熱衝撃性が飛躍的に向上し、皮膜剥離を起こりにくくすることができる。 Since the lower layer portion 30 made of the ceramic sprayed coating is provided with the lower layer portion 20 made of the cermet sprayed coating made of ceramics and a heat-resistant alloy, the thermal impact resistance is dramatically improved and the film peeling can be prevented from occurring. ..

以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the present invention is not limited to the following examples.

(試験片作製)
溶射皮膜を形成するための基材として、縦50mm、横50mm、厚さ10mmの鋼鉄(SUS310S)製の平板を用意し、基材表面に、それぞれ異なる溶射方法ないし溶射材料を用いてNo.1~No.6の試験片を作製した。No.1の試験片では、平均粒子径(D50)が3μmのCr粉末を精製水で全体の20wt%に調整したスラリー材料を用いて、大気中で高速フレーム溶射(HVOF)により、基材表面に50μmの溶射皮膜を形成した。No.2の試験片では、粒径が5~20μmのCr粉末を用意し、大気中で高速フレーム溶射により、基材表面に50μmの溶射皮膜を形成した。
(Preparation of test pieces)
As a base material for forming a thermal spray coating, a flat plate made of steel (SUS310S) having a length of 50 mm, a width of 50 mm, and a thickness of 10 mm was prepared, and different spraying methods or materials were used on the surface of the base material. 1 to No. 6 test pieces were prepared. No. In the test piece No. 1, a slurry material obtained by adjusting Cr 3 C 2 powder having an average particle diameter (D50) of 3 μm to 20 wt% of the whole with purified water was used, and a substrate was subjected to high-speed flame spraying (HVOF) in the atmosphere. A 50 μm sprayed coating was formed on the surface. No. For the test piece No. 2, Cr 3C 2 powder having a particle size of 5 to 20 μm was prepared, and a 50 μm sprayed coating was formed on the surface of the substrate by high-speed flame spraying in the atmosphere.

No.3の試験片では、粒径が5~20μmのCr粉末を用意し、大気圧プラズマ溶射(APS)により、基材表面に50μmの溶射皮膜を形成した。No.4の試験片では、粒径が20~53μmのCrサーメット(Cr-60mass%CoNiCrAlY)粉末を用意し、大気中で高速フレーム溶射により、基材表面に150μmの溶射皮膜を形成した。No.5の試験片では、粒径が10~45μmの8YZ(ZrO-8mass%Y)粉末を用意し、大気圧プラズマ溶射により、基材表面に150μmの溶射皮膜を形成して作製した。No.6の試験片では、基材表面に、No.4の条件で下層となる溶射皮膜を形成し、その後、No.1の条件で上層となる溶射皮膜を形成した。No. For the test piece No. 3 , Cr 3C 2 powder having a particle size of 5 to 20 μm was prepared, and a 50 μm thermal spray coating was formed on the surface of the substrate by atmospheric pressure plasma spraying (APS). No. For the test piece No. 4 , a Cr 3 C 2 cermet (Cr 3 C 2-60 mass% CoNiCrAlY) powder having a particle size of 20 to 53 μm was prepared, and a 150 μm sprayed coating was applied to the surface of the substrate by high-speed frame spraying in the atmosphere. Formed. No. In the test piece No. 5, 8YZ (ZrO 2-8 mass% Y 2 O 3 ) powder having a particle size of 10 to 45 μm was prepared, and a 150 μm sprayed coating was formed on the surface of the substrate by atmospheric pressure plasma spraying. .. No. In the test piece of No. 6, on the surface of the base material, No. A thermal spray coating as an lower layer was formed under the condition of 4, and then No. A thermal spray coating as an upper layer was formed under the condition of 1.

(皮膜観察、硬さ測定、成分分析)
試験片No.1~No.4を切断し、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて各皮膜の断面組織観察を行った。また、ビッカース硬さ試験機により、常温(RT)と800℃の2条件で、それぞれの皮膜の硬さ(HV)を測定した。さらに、各皮膜の断面観察写真から、その範囲内における酸素含有量及び気孔率を調べた。酸素含有量の測定には、エネルギー分散型X線分析装置(EDX)を用いた。図3は、試験片No.1~No.4の各皮膜の外観写真、走査型電子顕微鏡(SEM)による断面観察写真、それぞれの断面硬さHVの数値、酸素含有量(wt%)、及び気孔率(%)をまとめた表である。
(Film observation, hardness measurement, component analysis)
Test piece No. 1 to No. No. 4 was cut, and the cross-sectional structure of each film was observed using a scanning electron microscope (SEM). Further, the hardness (HV) of each film was measured by a Vickers hardness tester under two conditions of normal temperature (RT) and 800 ° C. Furthermore, the oxygen content and porosity within the range were investigated from the cross-sectional observation photographs of each film. An energy dispersive X-ray analyzer (EDX) was used to measure the oxygen content. FIG. 3 shows the test piece No. 1 to No. It is a table summarizing the appearance photograph of each film of No. 4, the cross-section observation photograph by a scanning electron microscope (SEM), the numerical value of each cross-sectional hardness HV, the oxygen content (wt%), and the porosity (%).

断面組織を観察したところ、高速フレーム溶射により溶射皮膜を形成した試験片(No.1、No.2)は、大気圧プラズマ溶射により溶射皮膜を形成した試験片(No.3)よりも緻密なものとなった。ただし、同じ高速フレーム溶射であっても、Cr粉末を用いて溶射皮膜を形成した試験片(No.1、No.2)は、Crサーメット粉末を用いて溶射皮膜を形成した試験片(No.4)よりも、硬さがはるかに大きい結果となった。また、同じCr粉末を用いた高速フレーム溶射であっても、粉末材を用いて溶射皮膜を形成した試験片(No.2)よりもスラリー材を用いて溶射皮膜を形成した試験片(No.1)の方が、溶射皮膜中の酸素含有量が少なく、かつ緻密となった。When the cross-sectional structure was observed, the test pieces (No. 1 and No. 2) on which the thermal spray coating was formed by high-speed frame spraying were more precise than the test pieces (No. 3) on which the thermal spray coating was formed by atmospheric pressure plasma spraying. It became a thing. However, even with the same high-speed flame spraying, the test pieces (No. 1 and No. 2) on which the sprayed coating was formed using Cr 3 C 2 powder formed the sprayed coating using Cr 3 C 2 cermet powder. The result was that the hardness was much higher than that of the test piece (No. 4). Further, even in the case of high-speed flame spraying using the same Cr 3 C 2 powder, a test piece in which a thermal spray coating was formed using a slurry material rather than a test piece (No. 2) in which a thermal spray coating was formed using a powder material. (No. 1) had a smaller oxygen content in the sprayed coating and became denser.

(耐摩耗性)
試験片No.1~No.5を用いて、スガ式摩耗試験機による耐摩耗試験を行った。図4は、試験片No.1~No.5のそれぞれの耐摩耗試験の結果を示すグラフである。図4の横軸は摺動回数、縦軸は摩耗減量(mg)を表している。
(Abrasion resistance)
Test piece No. 1 to No. No. 5 was used to perform a wear resistance test using a Suga type wear tester. FIG. 4 shows the test piece No. 1 to No. It is a graph which shows the result of each wear resistance test of 5. The horizontal axis of FIG. 4 represents the number of slides, and the vertical axis represents the wear loss (mg).

8YZを主成分とする溶射皮膜を形成した試験片(No.5)では、Cr又はCrサーメットを主成分とする溶射皮膜を形成した試験片(No.1~No.4)と比べ、耐摩耗性が大幅に劣る結果となった。また、同じCrを主成分とする溶射皮膜であっても、高速フレーム溶射によって溶射皮膜を形成した試験片(No.1、No.2)は、大気圧プラズマ溶射によって溶射皮膜を形成した試験片(No.3)と比べ、耐摩耗性が良好な結果となった。また、同じ高速フレーム溶射によって作製した試験片であっても、Crサーメットを主成分とする溶射皮膜を形成した試験片(No.4)は、Crを主成分とする溶射皮膜を形成した試験片(No.1、No.2)と比べ、耐摩耗性が劣る結果となった。In the test piece (No. 5) having a thermal spray coating containing 8YZ as a main component, the test piece (No. 1 to No. 4) having a thermal spray coating containing Cr 3 C 2 or Cr 3 C 2 cermet as a main component was formed. ), The result is that the wear resistance is significantly inferior. Further, even if the same Cr 3 C 2 is the main component of the thermal spray coating, the test pieces (No. 1 and No. 2) on which the thermal spray coating is formed by high-speed flame spraying form the thermal spray coating by atmospheric pressure plasma spraying. The wear resistance was better than that of the test piece (No. 3). Further, even if the test piece is produced by the same high-speed flame spraying, the test piece (No. 4) on which the sprayed coating containing Cr 3 C 2 cermet is the main component is sprayed containing Cr 3 C 2 as the main component. The result was that the wear resistance was inferior to that of the test pieces (No. 1 and No. 2) on which the film was formed.

(耐熱衝撃性)
試験片No.1、No.4、No.5、No.6を用いて、熱衝撃試験を行った。熱衝撃試験は、900℃に熱した後に水冷するサイクルを10回繰り返す条件と、1000℃に熱した後に水冷するサイクルを10回繰り返す条件との2条件で行った。図5は、試験前、900℃での熱サイクル試験後、1000℃での熱サイクル試験後の、各試験片の外観写真と、試験後の状態の評価結果を表す表である。
(Heat-resistant impact resistance)
Test piece No. 1, No. 4, No. 5, No. A thermal shock test was performed using No. 6. The thermal shock test was carried out under two conditions: a cycle of heating to 900 ° C. and then water cooling was repeated 10 times, and a condition of repeating a cycle of heating to 1000 ° C. and then water cooling 10 times. FIG. 5 is a table showing an external photograph of each test piece and an evaluation result of the state after the test before the test, after the heat cycle test at 900 ° C., and after the heat cycle test at 1000 ° C.

900℃での熱サイクル試験では、Cr又はCrサーメットを主成分とする溶射皮膜を形成した試験片(No.1、No.4、No.6)では微小なクラックが見られ、8YZを主成分とする溶射皮膜を形成した試験片(No.5)では変化が見られなかった。1000℃での熱サイクル試験では、Crサーメットを主成分とする溶射皮膜を形成した試験片(No.4)及び、Crサーメットによる下盛(下層)ありのCrを主成分とする溶射皮膜を形成した試験片(No.6)では、微小なクラックに留まったのに対し、下盛なしのCrを主成分とする溶射皮膜を形成した試験片(No.1)及び8YZを主成分とする溶射皮膜を形成した試験片(No.5)ではチッピングが見られ、耐熱衝撃性に劣る結果となった。In the thermal cycle test at 900 ° C., minute cracks were found in the test pieces (No. 1, No. 4, No. 6) on which the sprayed coating containing Cr 3 C 2 or Cr 3 C 2 cermet was the main component. No change was observed in the test piece (No. 5) on which a sprayed coating containing 8YZ as a main component was formed. In the thermal cycle test at 1000 ° C, a test piece (No. 4) having a sprayed coating containing Cr 3 C 2 cermet as the main component and Cr 3 C 2 with a lower layer (lower layer) made of Cr 3 C 2 cermet. The test piece (No. 6) on which the thermal spray coating was formed mainly of the above was retained in minute cracks, whereas the test piece (No. 6) on which the thermal spray coating of Cr 3 C 2 without underlay was formed was formed. Chipping was observed in the test pieces (No. 5) on which the sprayed coating containing No. 1) and 8YZ as the main components was formed, resulting in inferior thermal shock resistance.

(鋼板成分との反応性)
試験片No.1、No.4、No.5を用いて、鋼板成分との反応性を調べる試験を行った。試験方法としては、各試験片の表面とSS400の平板との間に酸化マンガン粉末を挟み、1000℃に調整した真空炉で10時間焼成した後、試験前と試験後の試験片の重量変化を比較することで行った。図6は、鋼板成分との反応性を調べる試験の実施前と実施後の各試験片の外観写真と、重量変化をまとめた表である。Crを主成分とする溶射皮膜を形成した試験片(No.1)では重量変化がほぼ見られなかったのに対し、Crサーメットを主成分とする溶射皮膜を形成した試験片(No.4)では重量変化がやや見られ、8YZを主成分とする溶射皮膜を形成した試験片(No.5)では、重量変化が大きく見られた。
(Reactivity with steel sheet components)
Test piece No. 1, No. 4, No. No. 5 was used to perform a test for examining the reactivity with the steel sheet component. As a test method, manganese oxide powder is sandwiched between the surface of each test piece and a flat plate of SS400, fired in a vacuum furnace adjusted to 1000 ° C. for 10 hours, and then the weight change of the test piece before and after the test is observed. I went by comparing. FIG. 6 is a table summarizing the appearance photographs and weight changes of each test piece before and after the test for examining the reactivity with the steel sheet component. A test piece (No. 1) on which a sprayed coating containing Cr 3 C 2 was the main component showed almost no change in weight, whereas a test on which a sprayed film containing Cr 3 C 2 cermet was formed was formed. A slight change in weight was observed in the piece (No. 4), and a large change in weight was observed in the test piece (No. 5) having a sprayed coating containing 8YZ as a main component.

上記実施形態及び実施例は例示であって制限的なものではない。本発明のハースロールは、本発明の効果を損なわない限りにおいて変更可能であり、必要に応じて設けられる他の構成及び工程の形態も限定しない。 The above embodiments and examples are illustrative and not restrictive. The hearth roll of the present invention can be changed as long as the effect of the present invention is not impaired, and the form of other configurations and processes provided as necessary is not limited.

1 溶射装置
2 溶射ガン
3 スラリー供給用ノズル
4 燃焼室
5 燃焼容器部
6 溶射ノズル
7 着火装置
10 基材
11 スラリー
12 フレーム
20 下層部
30 上層部
100 ハースロール
1 Thermal spraying device 2 Thermal spraying gun 3 Slurry supply nozzle 4 Combustion chamber 5 Combustion chamber part 6 Thermal spraying nozzle 7 Ignition device 10 Base material 11 Slurry 12 Frame 20 Lower layer 30 Upper layer 100 Hearth roll

Claims (3)

外表面がセラミックス溶射皮膜で覆われたハースロールであって、
前記セラミックス溶射皮膜は、炭化クロムを主成分とし、酸化クロムを分散して含み、酸素を5~35wt%含有することを特徴とするハースロール。
A hearth roll whose outer surface is covered with a ceramic sprayed coating.
The ceramic sprayed coating is a hearth roll containing chromium carbide as a main component, chromium oxide dispersed and contained, and oxygen in an amount of 5 to 35 wt%.
前記セラミックス溶射皮膜の800℃における硬さHVは、200以上である請求項1に記載のハースロール。 The hearth roll according to claim 1, wherein the ceramic sprayed coating has a hardness HV of 200 or more at 800 ° C. 前記セラミックス溶射皮膜の下層に、セラミックスと耐熱合金とからなるサーメット溶射皮膜を備える請求項1又は2に記載のハースロール。 The hearth roll according to claim 1 or 2, wherein a cermet sprayed coating made of ceramics and a heat-resistant alloy is provided under the ceramic sprayed coating.
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