JPH049424A

JPH049424A - 鋼材熱処理炉用ハースロール

Info

Publication number: JPH049424A
Application number: JP4226590A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Ishii; 利明石井; Takeshi Shinozaki; 斌篠崎
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1990-02-22
Filing date: 1990-02-22
Publication date: 1992-01-14

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〕

鋼板連続焼鈍炉等の鋼材熱処理炉（炉温：約６゜Ｏ〜１
３００’Ｃ）におけるハースロールの胴部材として、従
来より耐熱鋳鋼、代表的にはＪＩＳＣ；５１２２５ＣＨ
１３，５ＣＨ２２等の高Ｃｒ−高Ｎｉ系、またはそのＦ
ｅの一部がＹ、Ｃｏ、Ｗ等で置換された高級耐熱鋳鋼が
使用されてきた。

高温雰囲気炉内における上記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ンプが生じ
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）や金属粉が胴部表面に付着もしくは喰い込み
、化学反応により凝着して胴部表面に肌荒れ・損傷が生
じる現象であり、−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　−１０Ａ　Ｉ　−０，５Ｙ　−
Ｎｉ系）等で被覆し、あるいはアルミナ（Ａ１ｚＯゴ）
やジルコニア（ＺｒＯ□）等のセラミックを容射被覆す
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得ることは
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、セラミックは、鋼材表面スケール
の溶融物に対する濡れ性が小さく、高温域においても良
好なビルドアップ抵抗性を示すけれども、その溶射層は
胴部表面に対する密着力が弱いため、機械的・熱的衝撃
による亀裂・剥離を生じ易く、ビルドアップ防止層とし
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］本発明の鋼材
熱処理炉用ハースロールは、そのロール胴部が、耐熱鋼
製胴部基材と、その胴部基材に嵌装されたアルミナ系セ
ラミックスリーブからなることを特徴としている。

以下、本発明について詳しく説明する。

本発明において、耐熱鋼製胴部基材と、これに嵌着され
るセラミックスリーブとで構成されるロール胴部のスリ
ーブ材質を、アルミナ系セラミックとしたのは、各種セ
ラミックのなかでも、アルミナ系は高温域においても長
期に亘って安定なビルドアップ抵抗性を示すからである
。殊に、アルミナ（Ａ１２０３）とクロミア（ＣｒｚＯ
３）との混合固溶体からなる複合セラミック、およびア
ルミナと炭化珪素（ＳｉＣ）との混合物からなる複合セ
ラミックの耐ビルドアップ性は良好である。

上記アルミナとクロミアの混合固溶体の複合セラミック
からなるスリーブを使用する場合、そのクロミアの含を
割合は、耐ビルドアップ性改良効果の点から、約２０重
量％以上とするのが好ましい。

但し５、その量をあまり多くすると、焼結性の低下によ
り焼結体の緻密化が困難となる。焼結体にポーラス部分
が生じると、その部分にビルドアップが発生し易くなる
。このため、約８０重量％までとすることが好ましい。

他方、アルミナと炭化珪素の混合物の複合セラミックか
らなるスリーブを使用する場合、その炭化珪素の割合は
、耐ビルドアンプ性改良効果の点から、約１５重量％以
上とするのが好ましい。但し、その量が多くなると、耐
酸化性の低下等により耐ビルドアップ性の低下を招くの
で、約５０重量％を一ト限とするべきである。

上記アルミナ系セラミックスリーブの製造は各種のプロ
セスを通用することができ、例えば原料セラミック粉末
を水等の分散媒に懸濁して調製したスラリー（泥しよう
）を、遠心力を利用した泥しよう鋳込み成形に付して中
空円筒状の成形体を得、乾燥・脱脂のうえ、焼結処理す
る工程を経て製造されるスリーブ、あるいは原料セラミ
ック粉末の混練物を、所定の中空形状に加圧成形し、脱
脂後、焼結処理する工程（常圧焼結法、ホットプレス法
、または熱間静水圧加圧焼結法等）を経て製造されるス
リーブ等を適宜使用することができる。

なお、胴部基材を構成する耐熱鋼の材質の選択は任意で
あり、使用される熱処理炉の設定温度や、ロールの構造
を内部水冷式とするか否が等に応じて選択すればよい。

その例として、ＪＩＳ　　Ｇ５１２２に規定の５ＣＨ１
３，５ＣＨ２２等が挙げられる。

第１図は、本発明のハースロールの胴部の構成例を示し
ている。（工０）は、耐熱鋼製胴部基材（１１）と、そ
の基材に嵌装されたアルミナ系セラミックスリーブ（１
２）とからなる胴部であり、（２０）は、胴部（１０）
に嵌着固定された軸体である。図は、軸体（２０）の軸
心に冷却水送通孔（２１）を設けて胴部（１０）を冷却
水（Ｃ）により内側から強制冷却する内部水冷式の例を
示しているが、熱処理炉の操炉温度や、ロール胴部基材
（１１）の材質等により、内部水冷を省略した構造とす
る場合もあることは、従来のハースロールのそれと異な
らない。

上記ハースロールにおける胴部（１０）の、基材（１１
）に対するセラミックスリーブ（１２）の嵌装形式は任
意であるが、好ましくは隙間嵌めとする。

耐熱釦からなる基材（１１）とセラミックからなるスリ
ーブ（１２）とは異なる熱膨張係数を有し、胴部基材（
１１）の熱膨張係数（約１５Ｘ１０−’〜１７　Ｘ　ｉ
Ｏ’／”Ｃ）に比べて、セラミックスリーブ（１２）の
それは約５×】Ｏ″ｂ〜７Ｘ１０−”／”Ｃと小さい。

このため、熱処理炉内での実使用時における両部材の熱
膨張量の差により、セラミンクスリーブ（１２）に大き
な熱応力が作用すると割れを生じる。このスリーブ（１
２）の熱応力による割れの発生は、胴部基材（１１）と
スリーブ（１２）との嵌め合わせ界面に隙間（Ｇ）を与
えることにより解消することができる。むろん、その適
正な隙間幅は、両部材の熱膨張係数の差、使用時の昇温
の度合い等により異なるが、概ね０．５〜３ＩＩＩＩ＋
の範囲内である。

セラミックスリーブ（１２）を隙間嵌めにより胴部基材
（１１）に外嵌した場合のスリーブ（１２）の固定、す
なわち胴部基材（Ｉｌｌ対するスリーブ（１２）の相対
回動および軸方向のずれ防止は、例えば第２図のように
、スリーブ（１２）に、その端面に開口する軸方向の溝
（１３□）を形成すると共に、それに対応する軸方向の
溝（１３，）を胴部基材（１■）に形設してキー溝（１
３）とし、これにキー（１４）を差込む構造とすること
ができる。スリーブ（１２）　の安定な固定状態を得る
ために、キー溝（１３）は、胴部両端のそれぞれに、円
周方向の蝮数個所（例えば、２〜４個所）に設けるとよ
い。

本発明は、胴部（１０）の鋼材支承面となるセラミンク
層を焼成品であるスリーブ（１２）で形成しているので
、溶射層と異なって、剥離等の問題がなく、長期に亘っ
て網材支承面として機能する。

また、そのスリーブ材質をアルミナ系としたことにより
、高温度域においても長Ｍに亘ってずくれたビルドアッ
プ抵抗性を示す。

〔実施例］耐熱網（２５Ｃｒ−２ＯＮｉ−Ｆｅ、５ＣＨ２２相当）
の胴部基材（外径：５０圓、長さ：　　１５０＋ｍｍ）
に、セラミックスリーブを嵌装し、またはセラミック溶
射層を形成して胴部とし、これにロール軸体を嵌着して
供試ロール（いずれも、内部水冷なし２）を組立て、そ
れぞれについてビルドアップ試験を行った。供試ロール
Ｎ１１ｌ〜３は発明例、Ｎｔ′１４、Ｎ０５は比較例で
ある。

（１）供試ロール（セラミックスリーブ〕原料セラミック粉末を水に懸濁して調製し、た泥しよう
（水分量：約２５重量％）を遠心力泥しよう鋳込み成形
（吸水型内周面上の重力倍数：約１５Ｇ）に付して、中
空円筒状成形体を形成し、乾燥・脱脂の後、焼結処理。

焼結晶に機械加工を加えてスリーブに仕上げる。スリー
ブ肉厚：５０、外側表面粗さ：３８０胴部基材に対する嵌装は、いずれも隙間嵌め（但し、隙
間幅：約０．１５〜０．２５１１１１１りとし、第１図
に示すように両端をキーで固定した。

〔セラミンク溶射層〕

プラズマ溶射により溶射層を形成したのち、機械加工を
施した。層厚：３＋＋ｏ、表面粗さ＝３Ｓ。

−ロール１日アルミナセラミックスリーブ使用（Ａ　１　ｚ　Ｏ３含
有量：９８％、焼結温度：　１６００°Ｃ）。

供試二二酉又ユ又１ｍアルミナ・クロミア混合固溶体セラミ７・クスリーブ使
用（ＣｒｚＯｓ含有量：２５％、焼結温度：１６００°
Ｃ）。

邦Ｐ二沙１ユ溌泗−例Ｙアルミナ・炭化珪素混合セラミンクスリーブ使用（Ｓｉ
Ｃ含有量＝２５％、焼結温度：　１６００″Ｃ）。

供１３辷二亜□Ｌ工土較１■ ジルコニアセラミンクスリーフ使用（ＺｒＯｚ含有量：
　９９．５％、焼結温度＋　１８００″Ｃ）。

供試旦二火ｉ工比較別］− アルミナセラミック溶射層。

（ＩＩ）ビルドアップ試験第３図に示すように、試験炉（Ｆ）内に、供試ロール（
Ｒ）を水平配置（軸間路Ｍ　：　８０ｔｍｓ　）　Ｌ、
、その胴部に、被加熱鋼材（Ｗ）として、円柱形状の普
通鋼鋼材（外径：８０ｍｍ）を担持させ、供試ロール（
Ｒ）（Ｒ）を同一方向に回転駆動し、ロール胴部表面お
よび被加熱鋼材の表面変化を目視観察する。

試験炉内雰囲気＝　Ｎ　ｚ　＋　５％１（２ガス雰囲気
温度　　：　１１５０°Ｃロール回転速度：５ｒｐｍ上記試験結果を第１表に示す。表中、○はビルドアップ
の発生がなく、ロール表面および鋼材表面に変化のない
ことを表し、△は、部分的にビルドアンプが発生し、×
は顕著にビルドアップが発生したことを表している。

第　　１　　表＊１，２：胴部表面に細かい散点状のビルドアンプ発生
。

＊３：セラミック層の部分的な剥離と、その部分のビル
ドアップ発生。

＊４：セラミック層は全面剥離し、ビルドアップ顕著に
進行。

第１表に示したように、供試ロールＮｏ、５（アルミナ
セラミック溶射層）は、短時間でセラミックの剥離が始
まり、急速にビルドアップ防止機能を喪失するのに対し
、発明例の供試ロールＮｏ、１〜３（アルミナ系セラミ
ックスリーブ使用）は長時間に亘る良好な耐ビルドアッ
プ性を有している。そノピルドアップ防止効果は、供試
ロール４（ジルコニアセラミックスリーブ使用）を大き
く凌いでいる。殊に、供試ロール２（アルミナ・クロミ
ア混合固溶体スリーブ使用）、および供試ロール３（ア
ルミナ・炭化珪素混合体スリーブ使用）のビルドアップ
防止効果は顕著である。

〔発明の効果〕

本発明のハースロールは、良好な耐ビルドアップ性を有
しており、長期に亘ってビルドアンプを生じることがな
（、清浄な胴部表面が保持された状態で鋼材の搬送を行
うことができる。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、また被加熱鋼材の表面品質
の向上・安定化の効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のハースロールを示す径方向断面図、第
２図はビルドアップ試験要領説明図である。１０：ロール胴部、１１：胴部基材、１２：セラミック
スリーブ、２０：軸体、２１：冷却水送通孔。第６図

Claims

【特許請求の範囲】１、耐熱鋼製胴部基材に、アルミナ系セラミックスリー
ブが嵌装されたロール胴部を有す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、スリーブが、アルミナと２０〜８０重量％のクロミ
アの混合固溶体であるアルミナ系複合セラミックからな
る請求項１に記載の鋼材熱処理炉用ハースロール。３、スリーブが、アルミナと５０重量％以下の炭化珪素
との混合物であるアルミナ系複合セラミックからなる請
求項１に記載の鋼材熱処理炉用ハースロール。