JPH0510305B2 - - Google Patents
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- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
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Description
（産業上の利用分野）
本発明は例えば鋼板あるいは条鋼等鋼材の熱処
理炉等に用いられる鋼材熱処理炉用カーボンロー
ルの製造方法に関するものである。
（従来の技術）
鋼材例えば鋼帯の熱処理炉において各種のロー
ル（ハースロール）が用いられている。このハー
スロールは、高温下での鋼帯の搬送機能を維持す
るため耐熱強度が要求され又、鋼帯に疵をつける
要因となるビルドアツプが発生しにくい性質を有
することが要求される。
カーボンロールはこれらの特性を備えているこ
とから例えば特開昭58−174520号公報記載の発明
にられるように鋼帯の熱処理炉用のハースロール
として用いられるようになつてきている。
このカーボンロールは一般に知られている無酸
化雰囲気の熱処理炉では、十分な耐熱強度を有し
ており、800〜1300℃の温度領域では耐熱強度は
殆んど低下しないし、又表面が平滑で潤滑性があ
り、仮に鋼帯からの鉄粉によりビルドアツプが発
生しても脱落し易く鋼帯に押疵、スリ疵を発生さ
せない特徴を有している。
しかしながら、カーボンは酸化し易い性質を有
しており、例えば雰囲気にO2、CO2、H2O等が存
在するいわゆる酸化雰囲気においては酸化して消
失し易い。したがつてカーボンロールは酸化雰囲
気中では損耗が激しく耐用性に乏しいという欠点
を有している。
この欠点を解消するものとして、例えば特公昭
59−11643号公報記載の発明のようにカーボンス
リーブの外層部とSiを反応させ外層部にSiC層を
生成させるようにしたものがある。
この発明におけるカーボンスリーブの外層部は
殆んどSiCになつており、耐酸化性は向上する
が、前記カーボンの特性は充分に生かされない。
即ち、外層部に生成されるSiCはカーボンに比し
かなり鉄粉と付着し易い性質を有しておりビルド
アツプの発生を防止することは難かしい。という
欠点を残している。
（発明が解決しようとする問題点）
本発明は前記カーボンロールの特性を生かしつ
つその欠点である特に酸化し易いという性質を改
良するためになされたものであり、前記従来の外
層部にSiCを生成させたものに比し、格段にビル
ドアツプの発生の少ないカーボンロールの製造方
法を提供するものである。
（問題点を解決するための手段）
本発明はカーボンスリーブの気孔内にポリカル
ボシランを含浸させた後、高温加熱して該気孔内
に炭化珪素を生成させることによりカーボンスリ
ーブに３〜20重量％の炭化珪素を点在させ、得ら
れたカーボンスリーブと芯体とを嵌合することを
特徴とする鋼材熱処理炉用カーボンロールの製造
方法を要旨とするものである。
本発明により得られたカーボンスリーブにおい
ては、該ロールに点在する微細気孔内に含浸され
たポリカルボシラン中のSiとＣの反応により生成
したSiCで、前記気孔を埋めたところに特徴を有
するものである。
即ち、本発明により得られたカーボンスリーブ
においては、その表面から見た場合カーボン層の
中に炭化珪素を点在せたわものである。
即ち、本発明におけるカーボンスリーブにおい
ては、その表面から見た場合カーボン層の中に炭
化珪素を点在させたものである。
これによつて、カーボンロールの特長はそのま
ま生かされ、欠点である酸化し易い性質をカーボ
ンロール気孔内の炭化珪素で補ない、酸化雰囲気
下でも酸化による損耗を大幅に軽減することがで
きる。
本発明において用いられるポリカルボシランは
一般にPCSと略称されるものであり、
(Industrial Application Field) The present invention relates to a method for manufacturing a carbon roll for a steel heat treatment furnace, which is used, for example, in a heat treatment furnace for steel materials such as steel plates or long steel. (Prior Art) Various rolls (hearth rolls) are used in heat treatment furnaces for steel materials, such as steel strips. This hearth roll is required to have heat-resistant strength in order to maintain the conveying function of the steel strip under high temperature conditions, and is also required to have properties that prevent build-up, which causes flaws in the steel strip, to occur easily. Since carbon rolls have these characteristics, they have come to be used as hearth rolls for heat treatment furnaces for steel strips, for example, as disclosed in the invention disclosed in JP-A-58-174520. This carbon roll has sufficient heat resistance strength in a generally known heat treatment furnace with a non-oxidizing atmosphere, and the heat resistance strength hardly decreases in the temperature range of 800 to 1300℃, and the surface is smooth. It has lubricating properties, and even if build-up occurs due to iron powder from the steel strip, it easily falls off and does not cause scratches or scratches on the steel strip. However, carbon has a property of being easily oxidized, and is easily oxidized and disappears in a so-called oxidizing atmosphere in which, for example, O 2 , CO 2 , H 2 O, etc. are present. Therefore, carbon rolls have the disadvantage that they are subject to severe wear and tear and have poor durability in an oxidizing atmosphere. As a solution to this drawback, for example,
There is an invention described in Japanese Patent No. 59-11643 in which the outer layer of a carbon sleeve reacts with Si to form a SiC layer on the outer layer. Most of the outer layer of the carbon sleeve in this invention is made of SiC, and although the oxidation resistance is improved, the characteristics of carbon are not fully utilized.
That is, SiC produced in the outer layer has a property of adhering to iron powder considerably more easily than carbon, and it is difficult to prevent build-up from occurring. There remains a drawback. (Problems to be Solved by the Invention) The present invention has been made in order to take advantage of the characteristics of the carbon roll and to improve its drawback, which is that it is particularly susceptible to oxidation. The purpose of the present invention is to provide a method for producing a carbon roll that causes much less build-up than the produced carbon roll. (Means for Solving the Problems) The present invention impregnates the pores of a carbon sleeve with polycarbosilane, and then heats the carbon sleeve at a high temperature to generate silicon carbide in the pores. The gist of the present invention is a method for manufacturing a carbon roll for a steel heat treatment furnace, which is characterized by interspersing silicon carbide of 10% or less and fitting the obtained carbon sleeve and core body. The carbon sleeve obtained by the present invention is characterized in that the fine pores dotted in the roll are filled with SiC generated by the reaction of Si and C in polycarbosilane impregnated into the fine pores. It is something. That is, in the carbon sleeve obtained according to the present invention, when viewed from the surface, silicon carbide is dotted within the carbon layer. That is, in the carbon sleeve of the present invention, silicon carbide is dotted within the carbon layer when viewed from the surface. As a result, the features of the carbon roll can be utilized as they are, and the drawback of being easily oxidized can be compensated for by the silicon carbide in the pores of the carbon roll, and wear due to oxidation can be significantly reduced even in an oxidizing atmosphere. The polycarbosilane used in the present invention is generally abbreviated as PCS,
【式】
で表わされるCH3、Ｈ、Si、Ｃからなる重合体で
あり、これを加熱すると、CH3、H2が消失して
炭化珪素が固化して残るという特徴を有する。
即ち、It is a polymer consisting of CH 3 , H, Si, and C represented by the formula: When it is heated, CH 3 and H 2 disappear and silicon carbide remains solidified. That is,
【式】
となる。
本発明者等は種々の実験、解析によつてこのポ
リカルボシランは、他の炭化珪素への転換可能な
化合物（数多くの有機珪素化合物）に比し、特に
カーボンとの結合が強固であること、そしてさら
にポリカルボシランから転換された炭化珪素が他
の化合物から転換された炭化珪素に比して鉄粉と
付着し難い性質を有し、還元鉄の生成を抑える性
質を有しているとの知見を得るに至つた。
本発明ではこのポリカルボシランの特徴に着目
し、ポリカルボシランをキシレン等の表面活性能
を有する溶剤と混合して含浸液とし、これをカー
ボンスリーブの気孔内に含浸させ、加熱してカー
ボンスリーブの気孔内でポリカルボシランを炭化
珪素化させ、カーボン層の中に炭化珪素を点在さ
せるようにしたものである。
即ち、本発明におけるカーボンスリーブの表面
は使用状態ではカーボンと炭化珪素とによつて形
成されている。
以下に本発明の実施例について説明する。
実施例 １
一般的な方法で製造された外径180mm、内径
77.8mm、長さ2350mmのカーボンスリーブを、密閉
容器内の、ポリカルボシランとキシレンを容量比
で１：１で混合してなる含浸液の中に浸し、温度
130℃、圧力９Kg／cm2の状態で約20時間保持して
カーボンスリーブの気孔内に含浸液を含浸させ、
これを容器から取出して48時間自然乾燥の後、
1350℃のN2＋H2ガスによる還元雰囲気加熱炉で
２時間加熱処理を行つた。
この加熱処理で得られたカーボンスリーブの性
状を処理前のカーボンスリーブの性状と比較して
示すと第１表のとおりである。[Formula] becomes. Through various experiments and analyses, the present inventors have found that this polycarbosilane has a particularly strong bond with carbon compared to other compounds that can be converted to silicon carbide (many organic silicon compounds). Furthermore, silicon carbide converted from polycarbosilane has properties that make it difficult to adhere to iron powder compared to silicon carbide converted from other compounds, and has properties that suppress the production of reduced iron. We have obtained the following knowledge. In the present invention, we focused on the characteristics of polycarbosilane, and mixed polycarbosilane with a solvent having surface-active ability such as xylene to make an impregnating liquid, impregnated the pores of the carbon sleeve, and heated it to make the carbon sleeve. The polycarbosilane is converted into silicon carbide within the pores of the carbon layer, and the silicon carbide is dotted within the carbon layer. That is, the surface of the carbon sleeve in the present invention is formed of carbon and silicon carbide when in use. Examples of the present invention will be described below. Example 1 Outer diameter 180mm, inner diameter manufactured by a general method
A carbon sleeve measuring 77.8 mm and 2350 mm in length is immersed in an impregnating liquid made by mixing polycarbosilane and xylene in a volume ratio of 1:1 in a sealed container, and the temperature is increased.
The impregnation liquid was impregnated into the pores of the carbon sleeve by holding it at 130℃ and a pressure of 9Kg/ cm2 for about 20 hours.
After taking it out of the container and drying it naturally for 48 hours,
Heat treatment was performed for 2 hours in a reducing atmosphere heating furnace using N 2 +H 2 gas at 1350°C. Table 1 shows the properties of the carbon sleeve obtained by this heat treatment in comparison with the properties of the carbon sleeve before treatment.
【表】【table】
【表】
この表から明らかなようにカーボンスリーブの
気孔内にはポリカルボシラン中SiとＣの反応によ
り生成した炭化珪素が固化（他の成分は加熱処理
によつて消失して炭化珪素のみ固化して残つてい
た）して重量で４Kg程度含浸（生成）された状態
となり見掛気孔率は５％程度減少した。
この見掛気孔率のカーボンスリーブ厚み方向に
おける内径側A1〜外径側A4までの分布は第１図
のおとりであり、概ね第２図ａのように炭化珪素
はカーボンスリーブ全体に亘つて含浸されてお
り、表面から見ると第２図ｂのようにカーボンス
リーブ中に点在していた。
ここで得られたカーボンスリーブを内面仕上げ
後芯体に嵌合し、これを炉温1000℃雰囲気：H2、
N2および微量のH2Oを含む珪素鋼板の連続熱処
理炉のハースロールとして約3200時間使用した。
その結果を従来のハースロールと比較して示す
と第２表のとおりである。[Table] As is clear from this table, silicon carbide produced by the reaction of Si and C in polycarbosilane solidifies in the pores of the carbon sleeve (other components disappear by heat treatment and only silicon carbide solidifies). (remained) and was impregnated (formed) with a weight of about 4 kg, and the apparent porosity decreased by about 5%. The distribution of this apparent porosity from the inner diameter side A 1 to the outer diameter side A 4 in the thickness direction of the carbon sleeve is a decoy in Figure 1, and as shown in Figure 2 a, silicon carbide is distributed over the entire carbon sleeve. It was impregnated, and when viewed from the surface, it was scattered throughout the carbon sleeve as shown in Figure 2b. After finishing the inner surface of the carbon sleeve obtained here, it was fitted onto the core body and heated to a furnace temperature of 1000℃ atmosphere: H 2 ,
It was used for about 3200 hours as a hearth roll in a continuous heat treatment furnace for silicon steel sheets containing N 2 and a trace amount of H 2 O. The results are shown in Table 2 in comparison with conventional hearth rolls.
【表】
この表からも明らかなように、特に酸化雰囲気
の熱処理炉において使用した場合には本発明はハ
ースロールに要求される３つの主要な特性をいず
れも満足し、特に耐酸化性に加え曲げ強度が大幅
に向上しビルドアツプの発生もなく他の比較例に
比しすぐれた耐用性を示した。
本発明のカーボンロールは炭化珪素の含浸層も
深く、偏耗も少ないので形状補修を殆んど必要と
せず、耐熱強度が許容される寸法まで使用するこ
とができるので、長期間に亘つてそろすぐれた特
徴を効率的維持できる。したがつてコスト面でも
すぐれたものである。
なお、本実施例においては、カーボンスリーブ
の全面からポリカルボシラン含浸液を含浸させカ
ーボンスリーブ全体に炭化珪素を含浸固化させ
た。炭化珪素はカーボンスリーブ全体に亘つて含
浸させることはその耐用性向上のために有効であ
り、カーボンスリーブの耐熱強度が許容される範
囲まで使用できるように含浸させることを原則と
するがこれは絶対要件ではなく必要に応じて含浸
時間、圧力、温度等の含浸条件を調整し、含浸深
さを調整するものであり、例えば適宜の手段で内
面からの含浸を抑制することも考慮する。
なお、炭化珪素の含浸（生成）量については、
３重量％未満では炭化珪素の含浸量が少な過ぎて
カーボンロールの特性の改善効果が余り出ない
（カーボンロールの場合とほぼ同じ特性となる）。
又、20重量％を超えると炭化珪素の含浸量が過多
となり、ロール表面に鉄粉が付着しはじめ、耐ビ
ルドアツプ性が低下し、偏性も生じてくる。した
がつて、炭化珪素の含浸量は３〜20重量％の範囲
に特定するものである。
例えば、比較例的に示すと下記の通りであつ
た。
(1) ポリカルボシラン／キシレン／＝１／2.2容
量比、その他は実施例１と同一条件で処理し、
炭化珪素の含浸（生成）量2.4重量％とした場
合は、第２表に示すカーボンロールとほぼ同様
で、改善効果は認められなかつた。
(2) ポリカルボシラン／キシレン／＝2.8／１容
量比、その他は実施例１と同一条件で処理し、
炭化珪素の含浸（生成）量20.8重量％とした場
合は、第２表に示す外層SiC化カーボンロール
と類似し、耐ビルドアツプ性が低く、加えて偏
耗が発生し、本発明によるカーボンロールに比
し明らかな特性低下が認められた。
（発明の効果）
本発明により得られたカーボンロールは、カー
ボンスリーブの気孔内に炭化珪素を生成せしめ、
カーボン層の深部まで炭化珪素を点在させたた
め、特に耐酸化性、耐熱強度を格段に向上し、耐
用性を大幅に向上させることができ、加えて耐ビ
ルドアツプ性を確保することができる。
又、偏耗も少ないので、形状補修作業も軽微で
あり、ロール原単位を低減することができる。[Table] As is clear from this table, the present invention satisfies all three main characteristics required for hearth rolls, especially when used in a heat treatment furnace in an oxidizing atmosphere, and in addition to oxidation resistance. The bending strength was significantly improved, and there was no build-up, demonstrating superior durability compared to other comparative examples. The carbon roll of the present invention has a deep impregnated layer of silicon carbide and has little uneven wear, so it hardly requires shape repair and can be used up to dimensions that allow for heat resistance and strength, so it can be used for a long period of time. Excellent features can be maintained efficiently. Therefore, it is also excellent in terms of cost. In this example, the entire surface of the carbon sleeve was impregnated with the polycarbosilane impregnating liquid to impregnate and solidify the entire carbon sleeve with silicon carbide. It is effective to impregnate the entire carbon sleeve with silicon carbide to improve its durability, and as a general rule, impregnate the carbon sleeve so that it can be used within an allowable range of heat resistance strength, but this is absolutely not the case. The impregnation conditions such as impregnation time, pressure, temperature, etc. are adjusted according to necessity rather than requirements, and the impregnation depth is adjusted.For example, it is also considered to suppress impregnation from the inner surface by appropriate means. Regarding the amount of silicon carbide impregnated (generated),
If it is less than 3% by weight, the amount of silicon carbide impregnated is too small and the effect of improving the properties of the carbon roll is not so great (the properties are almost the same as those of the carbon roll).
Moreover, if it exceeds 20% by weight, the amount of silicon carbide impregnated becomes excessive, iron powder begins to adhere to the roll surface, the build-up resistance decreases, and unevenness occurs. Therefore, the amount of silicon carbide impregnated is specified in the range of 3 to 20% by weight. For example, as a comparative example, it was as follows. (1) Polycarbosilane/xylene/=1/2.2 volume ratio, otherwise treated under the same conditions as Example 1,
When the amount of silicon carbide impregnated (formed) was 2.4% by weight, it was almost the same as the carbon roll shown in Table 2, and no improvement effect was observed. (2) Polycarbosilane/xylene/=2.8/1 volume ratio, otherwise treated under the same conditions as Example 1,
When the amount of silicon carbide impregnated (formed) is 20.8% by weight, it is similar to the outer layer SiC carbon roll shown in Table 2, and the build-up resistance is low, and uneven wear occurs. A clear deterioration in characteristics was observed. (Effects of the Invention) The carbon roll obtained by the present invention produces silicon carbide in the pores of the carbon sleeve,
By dotting silicon carbide deep into the carbon layer, it is possible to significantly improve oxidation resistance and heat resistance, in particular, and durability, and in addition, ensure build-up resistance. In addition, since there is little uneven wear, shape repair work is also light, and roll consumption can be reduced.
第１図は本発明の一実施例のカーボンスリーブ
の見掛気孔率の分布を表わす説明図である。（iD
＝カーボンスリーブ内径、φD＝カーボンスリー
ブ外径）第２図は本発明の実施例のカーボンスリ
ーブにおける炭化珪素の含浸状態を示す説明図で
あり、ａ図はカーボンスリーブの立体説明図、ｂ
図はａ図におけるＡ−A′線矢視断面説明図であ
る。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the apparent porosity distribution of a carbon sleeve according to an embodiment of the present invention. (iD
= carbon sleeve inner diameter, φD = carbon sleeve outer diameter) Fig. 2 is an explanatory view showing the impregnated state of silicon carbide in the carbon sleeve of the embodiment of the present invention, Fig. a is a three-dimensional explanatory view of the carbon sleeve, b
The figure is an explanatory cross-sectional view taken along line A-A' in figure a.
Claims (1)
ンを含浸させた後、高温加熱して該気孔内に炭化
珪素を生成させることによりカーボンスリーブに
３〜20重量％の炭化珪素を点在させ、得られたカ
ーボンスリーブと芯体とを嵌合することを特徴と
する鋼材熱処理炉用カーボンロールの製造方法。1 After impregnating the pores of a carbon sleeve with polycarbosilane, the carbon sleeve was dotted with 3 to 20% by weight of silicon carbide by heating at high temperature to generate silicon carbide in the pores. A method for manufacturing a carbon roll for a steel heat treatment furnace, characterized by fitting a carbon sleeve and a core body.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12866085A JPS61286286A (en) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | Carbon roll for heat treatment |
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| JP12866085A JPS61286286A (en) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | Carbon roll for heat treatment |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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1985
- 1985-06-13 JP JP12866085A patent/JPS61286286A/en active Granted
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