JPH031369B2 - - Google Patents
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- JPH031369B2 JPH031369B2 JP57215941A JP21594182A JPH031369B2 JP H031369 B2 JPH031369 B2 JP H031369B2 JP 57215941 A JP57215941 A JP 57215941A JP 21594182 A JP21594182 A JP 21594182A JP H031369 B2 JPH031369 B2 JP H031369B2
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Description
本発明は加熱炉、均熱炉、焼鈍炉などの高温雰
囲気で使用される構造用セラミツク材料に関す
る。例えば加熱炉に於けるスキツドレール用材料
としては従来から各種耐熱合金が用いられていた
が、炉内雰囲気温度が1300〜1350℃に設定され、
スラブ等の金属片が1250〜1300℃に加熱されると
いう如く高温域にさらされるのでスキツドレール
に用いられている耐熱合金にとつても極めて苛酷
な使用条件である。従つて一般には第１図に示す
ように、炉Ｆ内の下部の架台１に水冷スキツドパ
イプ２を複数本配設するとともに、各スキツドパ
イプの上面にスキツドレール３を敷設して炉床
（スキツド）を構成し、パイプ２内を流通する冷
却水にてスキツドレールの昇温も防止するように
した水冷方式が採られている。しかし、この場
合、スキツドレール上に載置された金属片Ｓは、
レールとの接触面から熱を奪われ、局部的に冷却
されるため、温度むらが生じる。 この温度むらは金属片Ｓの在炉時間を長時間に
設定することにより緩和することはできるが、そ
の効果は十分でなく、また加熱炉の効率が著しく
悪くなる。 この対策として、スキツドレール３にセラミツ
ク材料からなる耐熱台を設け、金属片Ｓとレール
３との直接々触を防止することが提案され、その
セラミツク材料として、酸化ジルコニウム
（ZrO2）系、アルミナ（Al2O3）系、窒素ケイ素
（Si3N4）系などが試験的に使用されている。と
ころが、これらセラミツク材料は、急速加熱材た
る金属片のスケールとの反応が生じ易いため、長
時間の安定した操業を維持することは不可能であ
る。 ところでセラミツク材料の中で他の材料と比較
した場合に特異な性質を示し、とりわけ溶融金属
に対して極めて耐食性を示すものとして炭化クロ
ム系セラミツク材料がある。この炭化クロム系セ
ラミツク材料として、従来、炭化クロムを金属コ
バルトやニツケルで結合焼結したものが、耐熱材
料や耐食材料としては知られているが、これらは
加熱炉内での高温雰囲気では、強度の劣化と、ス
ケールとの反応が著しく、例えば、1200℃では室
温時の1/3以下の強度に激減するので、加熱炉の
炉床のように高温下で動的応力が作用する苛酷な
使用用環境にはとうてい耐え得ず、結局スキツド
レール耐熱台用材料としては適用することができ
ない。 本発明は上述の諸問題を解決する為に炭化クロ
ム主成分とし特にその高温に於ける靭性を高めた
材料を提供せんとするものであり、その要旨は
鉄、コバルト、ニツケルから選ばれる１種以上が
0.1〜５重量％、クロムが0.1〜５重量％、残部が
Cr3C2なる組成の構造用セラミツク材料であり、
この場合に鉄、ニツケル、クロムについてはそれ
らを繊維状形態で用いると後で詳記する如く材料
の機械的強度を大きく向上せしめるのでより好ま
しいものである。なお本発明材料は上述の如き組
成範囲に各種材料粉末を配合しその後公知の焼結
方法、即ちコールドプレス法、ホツトプレス法あ
るいは熱間等方圧加圧焼結法等による方法により
焼結して得られるが、この焼結条件としてはコー
ルドプレス法の場合真空度10-1〜10-3torr、温度
1300〜1500℃、ホツトプレス法の場合加圧力50〜
350Kg／cm2、温度1350〜1550℃、又熱間等方加圧
加圧焼結法の場合には圧力500Kg／cm2以上、温度
1500℃以下に設定するのがそれぞれ好ましい。そ
して用いる各種原料粉末は出来る限り高純度のも
の、好ましくは99％以上の純度を有するものを使
用する様にする、これは不純物があると高温焼成
時にそれが蒸発して気孔の原因となつたり低融点
相を形成するなどして得られる製品の高温特性の
低下を招くからである。またこの原料粉末は焼結
性を向上せしめ得られる製品が高密度となる為に
粒度10μ以下の微細粉末を使用するのが望まし
い。 次に本発明材料を開発するに至つた試験並びに
その結果を示す。即ち、 純度99.9％で粒度が5μmの炭化クロム粉末と他
の各種添加物をそれぞれ下記第１表に示す割合に
混合したもの100重量部に対しパラフインを３重
量部添加混合したものを原料粉末とした。なお下
記第１表中でNo.58〜No.64の場合にはそこで用いた
鉄、ニツケル、クロムは直径500μmの繊維状物を
原料とし（その該当No.の下にアンダーライン
「−」を付している）、その他のものについてはす
べて粉末状物を用いた。 この原料は成形圧力1.5トン／cm2で10mm×30mm
×６mm及び13mm×13mm×65mmにそれぞれ成形し、
780℃10分間真空中にて予備焼結をし、次いで真
空中1450℃、60分間本焼結を行つて得た焼結体か
ら各種試験用供試体を得た。 これらの各種焼結体についての相対理論密度、
抗折力、密度、高温衝撃力についての各値をそれ
ぞれ下記第２表に示す。この中で高温衝撃値は大
気中950℃に保持した供試体（10mm×10mm×50mm）
のシヤルピー衝撃値で示す。
囲気で使用される構造用セラミツク材料に関す
る。例えば加熱炉に於けるスキツドレール用材料
としては従来から各種耐熱合金が用いられていた
が、炉内雰囲気温度が1300〜1350℃に設定され、
スラブ等の金属片が1250〜1300℃に加熱されると
いう如く高温域にさらされるのでスキツドレール
に用いられている耐熱合金にとつても極めて苛酷
な使用条件である。従つて一般には第１図に示す
ように、炉Ｆ内の下部の架台１に水冷スキツドパ
イプ２を複数本配設するとともに、各スキツドパ
イプの上面にスキツドレール３を敷設して炉床
（スキツド）を構成し、パイプ２内を流通する冷
却水にてスキツドレールの昇温も防止するように
した水冷方式が採られている。しかし、この場
合、スキツドレール上に載置された金属片Ｓは、
レールとの接触面から熱を奪われ、局部的に冷却
されるため、温度むらが生じる。 この温度むらは金属片Ｓの在炉時間を長時間に
設定することにより緩和することはできるが、そ
の効果は十分でなく、また加熱炉の効率が著しく
悪くなる。 この対策として、スキツドレール３にセラミツ
ク材料からなる耐熱台を設け、金属片Ｓとレール
３との直接々触を防止することが提案され、その
セラミツク材料として、酸化ジルコニウム
（ZrO2）系、アルミナ（Al2O3）系、窒素ケイ素
（Si3N4）系などが試験的に使用されている。と
ころが、これらセラミツク材料は、急速加熱材た
る金属片のスケールとの反応が生じ易いため、長
時間の安定した操業を維持することは不可能であ
る。 ところでセラミツク材料の中で他の材料と比較
した場合に特異な性質を示し、とりわけ溶融金属
に対して極めて耐食性を示すものとして炭化クロ
ム系セラミツク材料がある。この炭化クロム系セ
ラミツク材料として、従来、炭化クロムを金属コ
バルトやニツケルで結合焼結したものが、耐熱材
料や耐食材料としては知られているが、これらは
加熱炉内での高温雰囲気では、強度の劣化と、ス
ケールとの反応が著しく、例えば、1200℃では室
温時の1/3以下の強度に激減するので、加熱炉の
炉床のように高温下で動的応力が作用する苛酷な
使用用環境にはとうてい耐え得ず、結局スキツド
レール耐熱台用材料としては適用することができ
ない。 本発明は上述の諸問題を解決する為に炭化クロ
ム主成分とし特にその高温に於ける靭性を高めた
材料を提供せんとするものであり、その要旨は
鉄、コバルト、ニツケルから選ばれる１種以上が
0.1〜５重量％、クロムが0.1〜５重量％、残部が
Cr3C2なる組成の構造用セラミツク材料であり、
この場合に鉄、ニツケル、クロムについてはそれ
らを繊維状形態で用いると後で詳記する如く材料
の機械的強度を大きく向上せしめるのでより好ま
しいものである。なお本発明材料は上述の如き組
成範囲に各種材料粉末を配合しその後公知の焼結
方法、即ちコールドプレス法、ホツトプレス法あ
るいは熱間等方圧加圧焼結法等による方法により
焼結して得られるが、この焼結条件としてはコー
ルドプレス法の場合真空度10-1〜10-3torr、温度
1300〜1500℃、ホツトプレス法の場合加圧力50〜
350Kg／cm2、温度1350〜1550℃、又熱間等方加圧
加圧焼結法の場合には圧力500Kg／cm2以上、温度
1500℃以下に設定するのがそれぞれ好ましい。そ
して用いる各種原料粉末は出来る限り高純度のも
の、好ましくは99％以上の純度を有するものを使
用する様にする、これは不純物があると高温焼成
時にそれが蒸発して気孔の原因となつたり低融点
相を形成するなどして得られる製品の高温特性の
低下を招くからである。またこの原料粉末は焼結
性を向上せしめ得られる製品が高密度となる為に
粒度10μ以下の微細粉末を使用するのが望まし
い。 次に本発明材料を開発するに至つた試験並びに
その結果を示す。即ち、 純度99.9％で粒度が5μmの炭化クロム粉末と他
の各種添加物をそれぞれ下記第１表に示す割合に
混合したもの100重量部に対しパラフインを３重
量部添加混合したものを原料粉末とした。なお下
記第１表中でNo.58〜No.64の場合にはそこで用いた
鉄、ニツケル、クロムは直径500μmの繊維状物を
原料とし（その該当No.の下にアンダーライン
「−」を付している）、その他のものについてはす
べて粉末状物を用いた。 この原料は成形圧力1.5トン／cm2で10mm×30mm
×６mm及び13mm×13mm×65mmにそれぞれ成形し、
780℃10分間真空中にて予備焼結をし、次いで真
空中1450℃、60分間本焼結を行つて得た焼結体か
ら各種試験用供試体を得た。 これらの各種焼結体についての相対理論密度、
抗折力、密度、高温衝撃力についての各値をそれ
ぞれ下記第２表に示す。この中で高温衝撃値は大
気中950℃に保持した供試体（10mm×10mm×50mm）
のシヤルピー衝撃値で示す。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
上記した第２表の各値を炭化クロムに対する添
加物の添加量をある範囲に分けてまとめると下記
第３表の如くなる。
加物の添加量をある範囲に分けてまとめると下記
第３表の如くなる。
【表】
以上の試験結果から判る如く、炭化クロムに対
し添加する各種金属の添加量については、それら
の少なくとも、0.2重量％用いなければ効果が不
足し相対理論密度、抗折力が小さく一方これらの
金属をあまり多く加えその量が10重量％を超える
如くになると焼結性は増し相対理論密度が大とは
なるが金属分が多く高温に於ける強度が低下する
のでこれらの金属は0.2〜10重量％とする。 上記した如く本発明のセラミツク材料を相対理
論密度が98.0％以上で抗折力が50Kg／mm2と大であ
り、鉄族金属だけの高温域での強度低下という欠
点をクロムを添加する事により補つているので特
に高温衝撃値に優れた性質を有し、しかも被加熱
材たる金属片やそのスケールとの反応性も少なの
で従来用いられていた様な特別な冷却設備の必要
もなくスキツドレールをはじめとする急熱、急冷
を受ける様な高温用部材として最適である。そし
て特に繊維状金属を用いた試料にあつてはその抗
折力、高温での衝撃値の点で著しく大きな値を示
し一層効果的である。 第２図〜第４図は、それぞれ本発明のセラミツ
ク材料にてスキツドレール耐熱台を製し、スキツ
ドを構成した例を示す。第２図は、水冷スキツド
パイプ２に敷設された耐熱合金製スキツドレール
３の上面に本発明のセラミツク材料からなる板状
の耐熱台４−１を設けてスキツドを構成し、これ
に金属片Ｓを載置するようにしたものである。ス
キツドレール３に対する耐熱台４−１の固定は、
図示のように適当な係止具５を介添させればよ
い。第３図は、本発明のセラミツク材料にてレー
ル状の耐熱台４−２を形成し、これを直接スキツ
ドパイプ２の上面に敷設し係止具６で支持してス
キツドを構成した例である。この場合、耐熱台４
−２とスキツドパイプ２との直接々触をさけるた
めに、第４図に示すように、例えばセラミツクフ
アイバーなどからなる断熱材層７を介在させ、そ
の上に性熱台４−２を敷設することも好ましいこ
とである。 以上述べて来た如く、本発明の構造用セラミツ
ク材料は、抗折力が大で、しかも高温衝撃値に優
れており、かつ断熱性に富む為にそれを例えばス
キツドレールそのもの、あるいはスキツドレール
用耐熱台の如き用途に使用した場合に十分に耐え
得、しかも被加熱材と当接しても該当接部から熱
を奪うという事が無い為に、該被加熱材の局部的
な冷却に伴う温度むらを生ぜしめる事なく均一加
熱を達成する事が出来る。従つて温度むらを緩和
する為に従来行つていた様子に在炉時間を長くす
る必要がなく、かつスキツドレールを介して冷却
水系が外部へ運び去る熱量も減少するので作業能
率の向上及び熱使用量の減少が図れるものであ
る。
し添加する各種金属の添加量については、それら
の少なくとも、0.2重量％用いなければ効果が不
足し相対理論密度、抗折力が小さく一方これらの
金属をあまり多く加えその量が10重量％を超える
如くになると焼結性は増し相対理論密度が大とは
なるが金属分が多く高温に於ける強度が低下する
のでこれらの金属は0.2〜10重量％とする。 上記した如く本発明のセラミツク材料を相対理
論密度が98.0％以上で抗折力が50Kg／mm2と大であ
り、鉄族金属だけの高温域での強度低下という欠
点をクロムを添加する事により補つているので特
に高温衝撃値に優れた性質を有し、しかも被加熱
材たる金属片やそのスケールとの反応性も少なの
で従来用いられていた様な特別な冷却設備の必要
もなくスキツドレールをはじめとする急熱、急冷
を受ける様な高温用部材として最適である。そし
て特に繊維状金属を用いた試料にあつてはその抗
折力、高温での衝撃値の点で著しく大きな値を示
し一層効果的である。 第２図〜第４図は、それぞれ本発明のセラミツ
ク材料にてスキツドレール耐熱台を製し、スキツ
ドを構成した例を示す。第２図は、水冷スキツド
パイプ２に敷設された耐熱合金製スキツドレール
３の上面に本発明のセラミツク材料からなる板状
の耐熱台４−１を設けてスキツドを構成し、これ
に金属片Ｓを載置するようにしたものである。ス
キツドレール３に対する耐熱台４−１の固定は、
図示のように適当な係止具５を介添させればよ
い。第３図は、本発明のセラミツク材料にてレー
ル状の耐熱台４−２を形成し、これを直接スキツ
ドパイプ２の上面に敷設し係止具６で支持してス
キツドを構成した例である。この場合、耐熱台４
−２とスキツドパイプ２との直接々触をさけるた
めに、第４図に示すように、例えばセラミツクフ
アイバーなどからなる断熱材層７を介在させ、そ
の上に性熱台４−２を敷設することも好ましいこ
とである。 以上述べて来た如く、本発明の構造用セラミツ
ク材料は、抗折力が大で、しかも高温衝撃値に優
れており、かつ断熱性に富む為にそれを例えばス
キツドレールそのもの、あるいはスキツドレール
用耐熱台の如き用途に使用した場合に十分に耐え
得、しかも被加熱材と当接しても該当接部から熱
を奪うという事が無い為に、該被加熱材の局部的
な冷却に伴う温度むらを生ぜしめる事なく均一加
熱を達成する事が出来る。従つて温度むらを緩和
する為に従来行つていた様子に在炉時間を長くす
る必要がなく、かつスキツドレールを介して冷却
水系が外部へ運び去る熱量も減少するので作業能
率の向上及び熱使用量の減少が図れるものであ
る。
第１図は従来の加熱炉炉床の断面図、第２図〜
第４図はそれぞれ本発明の構造用セラミツク材料
による耐熱台の使用形態を示す要部の断面図。 図中、Ｓ：被加熱材たる金属片、２：スキツド
パイプ、３：スキツドレール、４−１，４−２，
４−３：耐熱台。
第４図はそれぞれ本発明の構造用セラミツク材料
による耐熱台の使用形態を示す要部の断面図。 図中、Ｓ：被加熱材たる金属片、２：スキツド
パイプ、３：スキツドレール、４−１，４−２，
４−３：耐熱台。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 鉄、コバルト、ニツケルから選ばれる１種以
上が0.1〜５重量％、クロムが0.1〜５重量％、残
部がCr3C2なる組成の構造用セラミツク材料。 ２ 鉄、ニツケル、クロムの少なくとも１種が繊
維状である特許請求の範囲第１項記載の構造用セ
ラミツク材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21594182A JPS59107058A (ja) | 1982-12-09 | 1982-12-09 | 耐熱用セラミツク材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21594182A JPS59107058A (ja) | 1982-12-09 | 1982-12-09 | 耐熱用セラミツク材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59107058A JPS59107058A (ja) | 1984-06-21 |
| JPH031369B2 true JPH031369B2 (ja) | 1991-01-10 |
Family
ID=16680791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21594182A Granted JPS59107058A (ja) | 1982-12-09 | 1982-12-09 | 耐熱用セラミツク材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59107058A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60200948A (ja) * | 1984-03-23 | 1985-10-11 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 加熱炉の支持部材用複合材料 |
| JPH02131542U (ja) * | 1989-03-31 | 1990-11-01 | ||
| JPH02131543U (ja) * | 1989-03-31 | 1990-11-01 | ||
| JPH0322050U (ja) * | 1989-07-14 | 1991-03-06 | ||
| JPH0374648U (ja) * | 1989-11-17 | 1991-07-26 | ||
| JPH0374650U (ja) * | 1989-11-17 | 1991-07-26 | ||
| JPH0374649U (ja) * | 1989-11-17 | 1991-07-26 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51100943A (ja) * | 1975-01-31 | 1976-09-06 | Union Carbide Corp | Hifukusoseibutsu |
| JPS5638259A (en) * | 1979-09-07 | 1981-04-13 | Toppan Printing Co Ltd | Manufacture of smoothly planed board |
-
1982
- 1982-12-09 JP JP21594182A patent/JPS59107058A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51100943A (ja) * | 1975-01-31 | 1976-09-06 | Union Carbide Corp | Hifukusoseibutsu |
| JPS5638259A (en) * | 1979-09-07 | 1981-04-13 | Toppan Printing Co Ltd | Manufacture of smoothly planed board |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59107058A (ja) | 1984-06-21 |
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