JPH0372019A

JPH0372019A - 鋼材熱処理炉用ハースロール

Info

Publication number: JPH0372019A
Application number: JP20893389A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Ishii; 利明石井; Takeshi Shinozaki; 斌篠崎
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1989-08-11
Filing date: 1989-08-11
Publication date: 1991-03-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、鋼材熱処理炉内の鋼材搬送手段であるハース
ロールに関する。

〔従来の技術〕

鋼材連続焼鈍炉等の鋼材熱処理炉（約６００〜１３００
°Ｃの無酸化雰囲気、またはＮｚ　　Ｈ２Ｉ　Ｎ２　Ｈ
ｚＣＯ等の還元性雰囲気）内において被加熱鋼材を担持
移送するハースロールは、第４図に示すように、ロール
軸（１０）と、これに嵌着固定されたロール胴部（２０
）とからなり、冷却水（Ｗ）の給排送によりロール胴部
（２０）およびロール軸（１０）に対する強制冷却を行
う内部水冷構造を有している。被加熱鋼材の支承面とな
るロール胴部（２０）としては従来より、５ＣＨ１２，
５ＣＩ（２２（、ＬｒＳ　Ｇ　５１２２）等に代表され
る高Ｃｒ−高Ｎｉ系耐熱鋳鋼が専ら使用されてきた。

上記熱処理炉におけるハースロールの実使用上量も問題
となるのは、その胴部表面にビルドアップを生じ易いこ
とである。ビルドアップは、鋼材の表面酸化物（スケー
ル）や金属粉が胴部（２０）表面に付着し、化学反応に
より凝着して胴部表面の肌荒れ・損傷となる現象であり
、−旦ピルドアップが発生すると、後続する鋼材の表面
に疵が付き、その品質や歩留りを著しく低下させる原因
となる。

この対策として、近時はロール胴部の表面を、Ｎｉ基合
金（例えば、３５Ｃｒ−１０ＡＩ−０，５Ｙ−Ｎｉ系）
等で被覆し、あるいはアルミナ（Ａｌ□Ｏｓ）やジルコ
ニア（ＺｒＯｚ）等のセラミックで溶射被覆することも
試みられている。

〔発明が解決しようとする課題］前記Ｎｉ基合金等でロール胴部表面を被覆することによ
りビルドアップ減少効果を得ることはできるが、連続操
炉条件下に安定したビルドアップ減少効果を維持するこ
とは困難であり、特に１０００°Ｃをこえる高温域にお
ける効果は小さい。他方、セラミック溶射被膜は、鋼材
表面スケールの溶融物に対する濡れ性が小さく、卓抜し
たピルドアノブ抵抗性を示すけれども、胴部表面に対す
る密着力が弱く、また自体脆性材料であるので、機械的
・熱的衝撃による亀裂・剥離を生し易く、ビルドアップ
防止膜としての安定性に乏しい。

本発明は上記問題点を解決することを目的としてなされ
たものである。

〔課題を解決するための手段および作用〕本発明に係る
ハースロールは、ロール胴部が、セラ〔ツタ膜とメタル
膜とが交互に同心円状に多重積層されてなる表面層を有
していることを特徴としている。

第１図は本発明ハースロールの胴部（２０）の断面を示
している。（２１）は胴部基材、　（２２）はその基材
の表面を被覆する表面層である。表面層（２２）は、第
２図に示すように耐ビルドアップ材料であるセラミック
の膜体（ａ＋ａ＋・・・）がメタル膜（ｂ、ｂ、・・・
）を介して多重積層された積層構造を有している。

本発明のハースロールによる鋼材搬送過程においては、
表面層（２２）の最表面（鋼材支承面）に鋼材や炉内雰
囲気の直接的作用による亀裂・摩損・欠は等の膜面損傷
が生じると、その最表面は膜面損傷の進行に伴ってロー
ル表面から消失（摩損・剥落）し、代わってその下層の
膜面が最表面に露出して新たな鋼材支承面となる膜面交
替を繰返しながら鋼材搬送が行われる。

表面層（２２）におけるセラミック膜（ａ＋ａ＋・・・
）は、例えばアルミナ、ジルコニア、チタニア、酸化ク
ロム、窒化けい素、窒化はう素、窒化チタン、炭化クロ
ム、炭化けい素、炭化タングステン等の各種酸化物系、
窒化物系、炭化物系セラミック等、またはそれらの混合
系（例えばアルミナ−ジルコニア、アルミナ−酸化クロ
ム等）であってよい。

特に、アルくす等に代表される酸化物系セラミックは、
耐ビルドアップ性等にすぐれている点で好適である。

セラミック膜（ａ＋ａ＋・・・）と共に表面Ｎ（２２）
を構成するメタル膜（ｂ、ｂ、・・・）は、表面層（２
２）に靭性を帯有させると共に、セラミック膜（ａ、ａ
＋・・・）を相互に分離独立させ、最表面のセラミック
膜に機械的・熱的衝撃による亀裂を生じた場合にも、下
層のセラミック膜への亀裂の伝播を遮断しその損傷を防
止する緩衝・保護膜としての役割をも有している。

メタル膜（ｂ、ｂ、・・・）は、その上層のセラミック
膜が損傷・剥落するに伴い最表面に露出して鋼材支承面
となる。鋼材支承面としてのメタル膜の役割は、下層の
セラミック膜が新たな鋼材支承面となるまでの間の過渡
的なものであってよい。従って、メタル膜は、鋼材支承
面としての耐久性やビルドアップ抵抗性を必要とせず、
その膜面に接触する鋼材の荷重・衝撃・摩擦等の作用お
よび炉内高温雰囲気の直接的な熱影響下に比較的容易に
摩損・剥落して表面から除去される金属材料を用いて形
成することができる。その代表的なメタル膜の例として
鉄、あるいは少量の合金を含む鉄低合金（例えば、炭素
鋼、構造用合金鋼等）が挙げられる。

鉄または鉄低合金で形成されるメタル膜は、炉内雰囲気
との接触により酸化（スケール化）し、鋼材の接触作用
下に短期に胴部表面から取除かれるので、鋼材のスケー
ル等が付着しても、ビルドアップの進展をみることなく
下層のセラミック膜との交替が行われ、従って胴部表面
は常にビルドアップのない健全な表面状態を維持する。

もっとも、メタル膜（ｂ、ｂ、・・・）が鋼材支承面と
しての耐久性や耐ビルドアップ性を有していてはならな
い訳ではむろんなく、耐久性（例えば、耐摩耗性、耐熱
性等）や耐ビルドアップ性を有する金属を用いてメタル
膜を形成してもよい。

なお、鉄・鉄低合金以外のメタル膜材料の例として、ニ
オブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ
）等が挙げられる。

セラミック膜（ａ）の膜厚は特に限定されないが、その
膜厚があまり薄いと、膜強度が不足し、機械的・熱的衝
撃や鋼材の摩擦等による膜面の損傷を生し易く、安定性
に乏しくなるので、約５μｍ以上とするのが良い。しか
し、あまり厚くしても、膜厚に比例して耐久性が高めら
れるわけではなく、却って熱応力等による亀裂・剥離等
が生じ易くなるので、１００μｍまでとするのが良い０
通常は５０μｍ程度までの厚さで十分である。

メタル膜（ｂ）の膜厚についても特別の制限はないが、
あまり薄いと、下層のセラミック膜（ａ）に対する緩衝
・保護膜としての効果が乏しくなるので、約１０μｍ以
上とするのが望ましい、しかし、約１００μｍをこえる
厚さとするメリットは特にない。あまり厚くしたのでは
、下層のセラミック膜との膜面交替の渋滞をきたす等、
セラミック膜との複合積層構造としたことのメリットが
十分に活かされなくなる。従って、約１０μｍ以上まで
にとどめるのがよい。

上記セラミック膜（ａ＋ａ＋・・・）とメタル膜（ｂ、
ｂ、・・・）からなる表面層（２２）の層厚は、それぞ
れの膜材質や目的とするハースロールの使用条件等に応
じて適宜法めればよいが、おおむね０．５〜５鴫程度（
通常約１〜３ｓ程度）としてよい。

セラミック膜（ａ＋ａ＋・・・）およびメタル膜ｃｂ、
ｂ、・・・）の積層製膜は、最も簡易で経済的な溶射法
により行うことができる。むろん、他の方法、例えば粉
末焼結法を利用し、胴部基材（２１）のまわりに、膜材
料として所定の組成を有するセラミック粉末と金属粉末
とを膜状に積層充填し、加圧焼成処理する方法により形
成することもできる。なお、胴部基材（２１）は、例え
ば炭素鋼、各種合金畑（例えば、５ＣＨ１３，５ＣＨ２
２等）を適宜選択使用すればよい。

〔実施例〕

（１）供試ロールの製作耐熱鋼（ＳＣＨ２２相当）からなる中空円筒体（外径：
１３０ｍｍ、胴長：４８０ｍｍ）を胴部基材（２１）と
し、その周面に溶射法によりセラミック膜とメタル膜と
を交互に積層製膜して表面層（２２）を形成し、その表
面層（２２）を機械加工により所定の表面粗さに仕上げ
供試胴部（２０）として下記２つの部材ＡおよびＢを得
た。但し、いずれも、セラ１ソク膜の膜厚は約４０μｍ
、メタル膜のそれは約６０μｍとし、機械加工後の表面
層（２２）の層厚は３　ｍ＋ｎとした。

鳳部井へセラミック膜：アルミナメタル膜二鉄札靭± セラミック膜：炭化クロムメ　タ　ル膜：モリブデン上記胴部材ＡおよびＢのそれぞれを別途準備したロール
軸に嵌め合せて供試ロールＲＡおよびＲ。

を組立てた。

〔■〕ビルドアップ試験試験炉（炉温：　１１５０°Ｃ）内に、上記供試ロール
ＲＡおよびＲＩｌを第３図に示すように平行な向きに配
置（軸間路＃：　２００ｎ＋ｍ）ル、その胴部に搬送材
Ｗとして円柱形状の普通鋼々材（外径：１５０＋ｒ＋ｍ
、長さ：３００ｍｍ）を載置し、各ロールＲＡおよびＲ
６を５　ｒｐｍの回転速度で１０００時間連続回転させ
たのち、各ロールの胴部および搬送材Ｗの表面状態を目
視観察した。

比較例として、従来の代表的胴部材料である５Ｃ１１２
２相当の耐熱鋳鋼（２５Ｃｒ−２ＯＮｉ−１，５Ｓ　ｉ
　−ｌＭｎ−０，４Ｃ−Ｆ　ｅ）からなる胴部（外径・
胴長は上記供試ロールのそれと同じ）を有するハースロ
ールについて上記と同一のビルドアンプ試験を行った。

上記ビルドアップ試験後の比較ロールの胴部（ＳＣＨ２
２相当材）の表面にはスケールの凝着反応による著しい
ビルドアップが生じ、その搬送材の表面には多数の疵の
発生が観察されたのに対し、供試ロールＲＡおよびＲｍ
（発明例）は、いずれも胴部表面のビルドアップは皆無
で平滑な表面状態を呈し、その搬送材は疵のない健全な
表面性状を有していることが認められた。なお、試験後
の供試ロールＲＡおよびＲＩｌにおける胴部の減径量は
、前者は約０．５ｍｍ、後者は約０．８ｍｍであった。

〔発明の効果〕

本発明のハースロールは、鋼材を支承する胴部表面層が
調材の搬送反復過程において、その膜面劣化とともに次
々と下層の新たな膜面と交替するので、長期に亘ってビ
ルドアップを生しることがなく、常に清浄な胴部表面が
保持された状態で鋼材の搬送が行われる。従って、ロー
ル胴部表面の再生・手直しを施さずに長時間の連続使用
が可能となり、ロールメンテナンスに要するコスト・労
力の低減、熱処理炉の操業効率の向上効果が得られ、ま
た胴部表面状態の安定化による被加熱銅材の表面品質の
向上・安定化の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のハースロールの胴部を示す径方向断面
図、第２図は本発明ロールの胴部表面層の多重積層構造
を模式的に示す径方向断面図、第３図はビルドアップ試
験要領説明図、第４図は従来のハースロールを示す軸方
向断面図である。１０：ロール軸、２０：ロール胴部、２１：胴部基材２
２：胴部表面層、ａ：セラミック膜、ｂ：メタル膜。

Claims

【特許請求の範囲】１、ロール胴部が、セラミック膜とメタル膜とが交互に
同心円状に多重積層されてなる表面層を有していること
を特徴とする耐ビルドアップ性にすぐれた鋼材熱処理炉
用ハースロール。２、メタル膜の膜厚が１０〜１００μｍであり、セラミ
ック膜の膜厚は５〜１００μｍあることを特徴とする請
求項１に記載の鋼材熱処理炉用ハースロール。