JPH04301049A - 加熱炉内被加熱鋼材支持面部材用耐熱合金 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加熱炉内の被加熱鋼材
支持面部材として使用される耐熱合金に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼材加熱炉内における被加熱鋼材（スラ
ブ、ビレット等）の搬送装置、例えばウォーキングビー
ムコンベアの移動ビームおよび固定ビームは、図１に示
すように、スキッドパイプ（炭素鋼管等）（Ｐ）の周面
頂部に、被加熱鋼材支持面部材としてスキッドボタン（
１０）が、パイプの軸方向に一定の間隔をおいて、溶接
（Ｗ）等により取付けられた構造を有している。スキッ
ドボタン（１０）は、円錐台形状、角錐台形状等のブロ
ックであり、その頂面を載荷面として被加熱鋼材（Ｓ）
が担持される。

【０００３】従来より、そのスキッドボタン材料として
、高Ｎｉ高Ｃｒ合金鋼（例えば、ＳＣＨ１２等）や、高
Ｃｏ合金鋼（例えば、５０Ｃｏ−２０Ｎｉ−Ｆｅ系鋼）
等の耐熱合金鋼が使用され、その側周面に不定形耐火物
層（２０）を塗設して炉内雰囲気との接触を遮断すると
共に、スキッドパイプ（Ｐ）内に流送される冷却水の強
制冷却作用により、スキッドボタン（１０）に対する炉
内高温雰囲気の熱影響を緩和するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記耐熱合金製スキッ
ドボタンは、重量物である被加熱鋼材の荷重に耐える強
度を保持するために、約１２５０℃を越えないように強
制冷却することが必要であり、そのため被加熱鋼材はス
キッドボタンとの接触面を介して熱を奪われ局所低温部
、所謂スキドマークを生じるという間題がある。また、
鋼材荷重の反復作用による圧縮変形や、炉内酸化雰囲気
に対する酸化抵抗性も十分なものとは言えない。近時は
加熱炉操業効率の向上等を目的として、１３００℃ない
しはそれを越える高温操業が一般化しつつあり、上記支
持面部材の耐用寿命の低下や、強制冷却の強化に伴う加
熱ムラ、冷却水による炉内熱損失量の増加等の問題が一
層顕著となっている。

【０００５】この対策として、セラミックをスキッドボ
タンとして使用する試みもなされてはいるが、セラミッ
クは脆性材料であり、機械的・熱的衝撃による割れ、欠
損等を生じ易いため、安定な使用を期し難く、未だ実用
化の例は見当たらない。

【０００６】そこで本発明者等は、被加熱銅材支持面材
料について詳細な研究と実験を重ねた結果、Ｃｒ−Ｆｅ
系合金が、従来材である前記耐熱合金をはるかに凌ぐ高
温圧縮変形抵抗性や耐酸化性等の諸特性を具備し、被加
熱鋼材支持面部材に関する前記諸問題を解決するための
極めて有効な材料であることを見出した（特願平１−３
０００９１号）。本発明は、上記Ｃｒ−Ｆｅ系合金の材
料特性を更に改良することを目的としてなされたもので
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段および作用】本発明の被加
熱鋼材支持面部材用耐熱合金は、Ｃｒ；７０〜９５％，
Ｎ：０．１〜１．５％，残部Ｆｅおよび不純分からなる
化学組成を有している。

【０００８】本発明の耐熱合金は、溶解・鋳造プロセス
による鋳造合金として、または粉末冶金の手法により、
例えば熱間静水圧加圧焼結による焼結合金として製造さ
れる。

【０００９】本発明の耐熱合金の化学組成について、Ｃ
ｒ量を７０％以上としたのは、高融点（約１６００℃以
上）をもたせ、１３００℃を越えるような高温酸化性雰
囲気炉での使用において従来の耐熱合金を大きく凌ぐ高
温強度を確保するためであり、かつこの高Ｃｒ含有によ
り卓抜した酸化抵抗性が確保されるからである。他方、
Ｃｒ量の上限を９５％としたのは、Ｃｒの増量に伴う融
点の上昇により、鋳造合金として製造する場合の溶解・
鋳造性、また焼結合金として製造する場合の焼結性が悪
くなり、合金品質の確保が困難となるからである。

【００１０】Ｎは、高温域における圧縮変形抵抗性およ
びラプチャー強度を高める。この効果は０．１％以上の
添加により得られる。しかし、Ｎの過剰添加は、合金の
融点低下を招き、却って圧縮変形抵抗性やラプチャー強
度が低下することとなる。このため、１．５％を上限と
する。

【００１１】なお、本発明の耐熱合金の原料に由来する
不純分（代表的にはＣ、Ｓｉ等）については、合金の高
融点（約１６００℃以上）が保持される範囲内で混在し
て差支えなく、例えば０．８％以下のＣや、１％以下の
Ｓｉの混在によって本発明の趣旨が損なわなわれること
はない。

【００１２】本発明の耐熱合金は、粗粒結晶組織（平均
結晶粒径：約５０μｍ以上）に調整されることが好まし
い。組織の粗粒化によって、高温圧縮強度やラプチャー
強度がより高められるからである。

【００１３】本発明の耐熱合金を粗粒組織とすることに
困難はなく、鋳造合金として製造する場合においては、
その鋳造に砂型鋳型を使用し、比較的緩慢な冷却凝固を
行わせるか、または鋳造合金塊に加熱処理（例えば、１
３００〜１６００℃に５〜２０Ｈｒ保持）を施して結晶
粒を成長粗大化させることにより粗粒組織を与えること
ができる。

【００１４】また焼結合金として製造する場合は、合金
粉末として粗粒粉末（平均粒径：約２００μｍ以上）を
使用するか、または焼結後、焼結合金塊に上記と同様の
加熱処理を施すことにより粗粒組織をもたせることがで
きる。

【００１５】なお、本発明の耐熱合金を使用して被加熱
鋼材支持面部材を製造する場合、必ずしもその全体を本
発明の耐熱合金とする必要はなく、図１に示すスキッド
ボタンにおいては、被加熱鋼材（Ｓ）と接触する載荷面
側の上部（１１）のみを本発明の耐熱合金とし、その下
側部分（１２）は従来の耐熱合金鋼からなるブロックを
用い、両者の重ね合せ面を接合（例えば拡散接合）して
複合体とすることも可能である。

【００１６】

【実施例】高周波溶解炉（Ａｒ雰囲気）で溶製した合金
溶湯を砂型（ＣＯ２珪砂鋳型）による鋳造に付し、供試
合金ブロック（φ７０×９０ｌ，ｍｍ）を得た。各供試
合金ブロックから試験片を切出し、下記の試験を行った
。

【００１７】（１）高温圧縮試験 円柱状試験片（φ３０×５０ｌ，ｍｍ）を固定台上に立
直載置し、１３５０℃に加熱保持した状態で、試験片天
面に垂直荷重０．５Ｋｇｆ／ｍｍ２を加える。 試験時間：５０Ｈｒ。 試験片の試験前の高さ寸法（Ｌｏ）と試験後の高さ寸法
（Ｌ）を測定し、圧縮変形速度Ｄ％／Ｈｒ〔圧縮変形量
Ｄ％＝（Ｌｏ−Ｌ）／Ｌｏ×１００（％）〕を求める。

【００１８】（２）高温ラプチャー試験試験片（φ６×
８０ｌ，ｍｍ）を１２００℃に加熱保持して１．０Ｋｇ
ｆ／ｍｍ２の引張応力を加え、破断に到るまでの時間を
測定。

【００１９】（３）高温酸化試験 試験片（φ８×５０ｌ，ｍｍ）を加熱炉（大気雰囲気）
で、１３５０℃に１００時間加熱保持する。試験後、試
験片表面の酸化スケールを除去し、試験片の重量変化か
ら酸化減量（ｇ／ｍ２ｈｒ）を求める。

【００２０】表１に供試合金ブロックの化学組成（ｗｔ
％）を、表２に上記試験結果を示す。表中、Ｎｏ．１〜
６は発明例、Ｎｏ．１１〜１４は比較例である。比較例
のうち、Ｎｏ．１１は従来の代表的なスキッドボタン材
料である高Ｃｏ耐熱合金鋼であり、Ｎｏ．１２〜Ｎｏ．
１４は、発明例と類似するＮ含有Ｃｒ−Ｆｅ系合金であ
るが、Ｎｏ．１２とＮｏ．１３はＮ量が不足し、Ｎｏ．
１４はＣｒ量が不足している例である。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】上記試験結果から、発明例Ｎｏ．１〜６は
、従来のスキッドボタン材料である高ＣｏのＣｒ−Ｎｉ
系合金鋼（Ｎｏ．１１）に比し、格段にすぐれた高温圧
縮変形抵抗性、ラプチャー強度、および耐酸化性等を有
していることがわかる。

【００２４】他方、比較例Ｎｏ．１２〜Ｎｏ．１４は、
Ｎを含有したＣｒ−Ｆｅ系合金である点で発明例と共通
しているが、いずれも化学組成が本発明の規定からはず
れているため（Ｎｏ．１２，Ｎｏ．１３：Ｎ量不足，Ｎ
ｏ．１４：Ｃｒ量不足）、その圧縮強度およびラプチャ
ー強度は発明例に及ばない。

【００２５】

【発明の効果】本発明の耐熱合金は、従来の被加熱鋼材
支持面部材として使用されてきた耐熱合金鋼では得られ
ない卓抜した高温圧縮強度、耐酸化性、ラブチャー強度
等を具備しており、近時の高温操炉条件における被加熱
鋼材支持面部材の耐久性の向上・メンテナンスの軽減お
よびそれに伴う操炉効率の向上に大きく寄与するもので
ある。また、そのすぐれた高温特性により、従来の耐熱
合金に比し冷却水による強制冷却を緩和することができ
、それに伴う被加熱鋼材のスキッドマークの軽減・均一
加熱による鋼材圧延品質の向上等の効果、および冷却水
による炉内の熱損失量の減少・省エネルギ効果等が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋼材加熱炉内のスキッドビームを模式的に示す
断面図

【符号の説明】

１０：スキッドボタン，Ｐ：スキッドパイプ，Ｓ：被加
熱鋼材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　Ｃｒ：７０〜９５％，Ｎ：０．１〜１
   ．５％，残部Ｆｅおよび不純分からなる加熱炉内被加熱
   鋼材支持面部材用耐熱合金。