JPH05263124A - 鋼片加熱炉用スキッドボタン - Google Patents

鋼片加熱炉用スキッドボタン

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Publication number
JPH05263124A
JPH05263124A JP4094824A JP9482492A JPH05263124A JP H05263124 A JPH05263124 A JP H05263124A JP 4094824 A JP4094824 A JP 4094824A JP 9482492 A JP9482492 A JP 9482492A JP H05263124 A JPH05263124 A JP H05263124A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
matrix
phase
zirconia
heating furnace
amount
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4094824A
Other languages
English (en)
Inventor
Tatsuya Ouchi
龍哉 大内
Mitsuo Sugawara
光男 菅原
Hatsuo Taira
初雄 平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kurosaki Refractories Co Ltd
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Kurosaki Refractories Co Ltd
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kurosaki Refractories Co Ltd, Nippon Steel Corp filed Critical Kurosaki Refractories Co Ltd
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Publication of JPH05263124A publication Critical patent/JPH05263124A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
  • Furnace Charging Or Discharging (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】ウォーキングビーム式加熱炉のような鋼片加熱
炉において、スキッドマークの発生を低減するスキッド
ボタンの使用に適した熱的及び物理的衝撃性に対して優
れた材質の提供。 【構成】Al2 3 100〜40重量%、Cr2 3
〜60重量%からなり、TiO2 を1.5重量%以下含
むAl2 3 −Cr2 3 質焼結体からなり、緻密で微
細な組織を有するAl2 3 −Cr2 3 質のマトリッ
クスとその中に分散する10〜200μm大きさの第2
相からなり、マトリックスが制御された微細なクラック
を含み、分散する第2相がマトリックスと未安定ジルコ
ニアとの均一混合物からなる凝集体である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ウォーキングビーム式
加熱炉のような鋼片加熱炉において、鋼片を持ち上げて
移動させるスキッドボタンに関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、かかる鋼材加熱炉において
は、鋼片を持ち上げ移動させる水冷ビームのスキッド
は、例えばクロム−ニッケル系耐熱鋼、コバルト−クロ
ム−ニッケル系耐熱鋼のような耐熱鋼からなるものが使
用されてきた。
【0003】ところが、水冷スキッドと接触によって生
じた鋼片のスキッドマークが圧延後の品質低下をもたら
す。このスキッドマークによる部分的な温度低下を防止
するための手段が種々採用されてきたが、何れも鋼材抽
出温度を上げる必要があり、省エネルギーの点で不利と
なっていた。そのため、耐熱性のスキッドボタンが採用
されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、この
鋼片加熱炉において、スキッドマークの発生を低減する
スキッドボタンの使用に適した熱的及び物理的衝撃性に
対して優れた材質を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のスキッドボタン
は、Al2 3 −Cr2 3 質焼結体からなり、緻密で
微細な組織を有するAl2 3 −Cr2 3 質のセラミ
ックマトリックス(以下、マトリックスという)とその
中に分散する第2相からなり、マトリックスが制御され
た微細なクラックを含み、分散する第2相がマトリック
スと未安定ジルコニアとの均一混合物からなる凝集体と
することで上記課題を解決した。
【0006】マトリックスは、Al2 3 100〜40
重量%、Cr2 3 0〜60重量%からなり、TiO2
を1.5重量%以下含む。
【0007】分散する第2相はマトリックスと未安定ジ
ルコニアとの均一混合物からなる凝集粒であり、大きさ
は10〜200μmであり、マトリックスに占める第2
相の割合が10〜35容量%であり、第2相内の未安定
ジルコニアの粒度は0.3〜20μmで第2相内の未安
定ジルコニアの割合は5〜100容量%である均一な凝
集粒である。
【0008】この焼結体は、第2相の大きさが10〜2
00μmである凝集粒をマトリックスに対して10〜3
5容量%となるように凝集粒とマトリックス粉末を混合
調製し、この混合物を所望の形状に成形した後、150
0℃以上の温度で焼結することにより得られる。このと
き、焼成途中で変態膨張する未安定ジルコニアを均一に
分散するのではなく、凝集粒の形態で添加することによ
り、凝集粒の変態膨張量が未安定ジルコニア添加量にほ
ぼ比例することから、凝集粒の膨張量を制御可能とする
特徴を有する。
【0009】
【作用】本発明によるアルミナ−クロミア材質の優れた
耐熱衝撃性は、第一に制御された適切なサイズのマイク
ロクラックによるクラックブランチング効果、第二に未
安定ジルコニアに富む第2相でのジルコニア変態による
応力誘起変態、更には第三として凝集粒境界でのクラッ
ク偏向により達成される。
【0010】第一の制御された適切なサイズのマイクロ
クラックとはクラック幅3〜20μm程度のものであ
り、このクラックが適切に分布することで、クラックが
進展する場合にクラックブランチングが生じ、クラック
の破壊エネルギーを吸収分散、クラックの進展が阻止さ
れる。
【0011】第二の未安定ジルコニアに富む第2相での
ジルコニア変態による応力誘起変態においては、未安定
ジルコニアが内在されている第2相内にクラックが侵入
した場合、第2相内でジルコニアの変態膨張による破壊
エネルギーの吸収と、第2相内部に発生している圧縮応
力によりクラック先端に圧縮力が作用し、クラックの進
展が阻害される。
【0012】第三の凝集粒境界でのクラック偏向におい
ては、第2相とマトリックス境界部には引張り応力が作
用し、この境界にクラックが達するとクラックは境界の
接線方向に偏向され、その結果クラック進展が阻害され
る。
【0013】凝集粒の変態膨張量は、凝集粒内の未安定
ジルコニア添加量にほぼ比例することにより、また、凝
集粒粒径とマトリックス内に添加する凝集粒の添加量を
制御することにより凝集粒の膨張量を制御可能となり、
マトリックス内部に発生させるクラックの量とサイズと
分布を任意に制御可能とする。
【0014】本発明は、焼成途中で変態膨張する未安定
ジルコニアを均一に分散するのではなく、凝集粒の形態
で添加することに特徴を有する。
【0015】
【実施例】
実施例1 マトリックス量と第2相添加量を変更した材質を作製
し、耐熱衝撃抵抗性の調査を行ない、また従来品との比
較を行なった。
【0016】マトリックス材料として平均粒径0.4μ
mの酸化アルミニウム50重量%、平均粒径0.3μm
の酸化クロム50重量%、焼結助剤として酸化チタニウ
ム又は滑石粉末と有機バインダーと精製水を加え、ホー
ルミルで24時間予備混合した後、アトライターにて3
時間混合分散処理し、得られたスラリーを噴霧乾燥機に
より造粒し、マトリックス顆粒粉末を得た。平均粒径は
50μmであった。
【0017】次に、第2相凝集粒としてマトリックス材
料と同−原料、同一配合組成を有するもの100容量%
に対して平均粒径2μmの未安定ジルコニアを外掛け量
で50容量%添加してなる粉末を秤量混合し、所定量の
有機バインダーと精製水を加え、ボールミルで24時間
予備混合した後、アトライターで3時間混合分散処理し
得られたスラリーを噴霧乾燥機により混合し、第2相用
の顆粒粉体/凝集粒を得た。この粒径は平均で50μm
であった。
【0018】次にマトリックス顆粒と第2相顆粒につい
て、表1に示す配合割合(容量割合)のものをV型ミキ
サーにて一定時間混合し、混合粉末とした。
【0019】この混合粉末を−軸成形機にて1.4トン
/cm2 圧力で120角×12mmt形状に成形した。
比較のためにジルコニアに富む第2相を添加しないマト
リックス単味だけの素地も成形した。得られた素地を電
気炉で大気雰囲気下1650℃で2時間保持して焼成し
た。焼結体はアルキメデス法により嵩密度並びに見掛け
気孔率を測定した。また常温曲げ強度をJIS−R16
01に準拠して測定した。熱衝撃抵抗性はJlS−16
01に準拠する曲げサンプルを所定の温度で1時間保持
し、水中へ急速に落下し、その後乾燥した試料の曲げ強
度を測定し、常温での曲げ強度と比較し急激に強度変化
が生じた保持温度と水温の差をΔT(℃)と定義しその
ΔTが高いものほど熱衝撃抵抗性が良好とみなした。
【0020】
【表1】 表1の結果から、本発明による実施符号4〜7が第2相
を加えない比較例1のΔTに比べて大幅に改善されてい
ることがわかる。実施符号9においてはクラックが発生
し、満足な焼結体が得られなかった。この理由として9
ではジルコニア添加量が多く発生したクラック同士が連
結したため、焼結体に大きなヒビが発生したためと思わ
れる。
【0021】実施例2 本発明のスキッドボタン焼結体を公知のジルコニア分散
強化セラミックスと比較した。
【0022】比較用として、特公昭59−25748号
公報に開示された事項に準拠し、アルミナ−クロミアを
マトリックスとした粉体を作製した。マトリックスとし
て平均粒径0.4μmの酸化アルミ50重量%、平均粒
径0.3μmの酸化クロム50重量%と焼結助剤として
酸化チタニウムと滑石とを外掛け1.0重量%添加した
粉末に、実施例1で用いた平均粒径2μmの未安定ジル
コニアを表2に示す割合(容量%)で秤量し所定量の有
機バインダーと精製水を加え、ボールミルで24時聞予
備混合した後、アトライターにて3時間、混合分散処理
し得られたスラリーを噴霧乾燥機により造粒、マトリッ
クス顆粒粉末を得た。
【0023】また、成形焼成は実施例1と同一方法にて
実施した。この方法で得られた焼結体特性を実施例1で
示した本発明法と比較した特性を表2に示す。
【0024】
【表2】 微細構造を走査型電子顕微鏡で観察したところ、実施符
号11,12ではマトリックスが非常に微細となってお
り、未安定ジルコニアが均一に分散していた。これに対
し、本発明の5,7のマトリックス部は比較例10とほ
ぼ同一の大きな粒径をもち、マトリックスの中に大きさ
約35〜40μm程度のジルコニアに富む第2相が均一
に分散しており、第2相内は約5μm程度の微細マトリ
ックスと未安定ジルコニアとからなっていた。
【0025】ここで実施例1での実施番号5,7の焼結
体中に占める未安定ジルコニアの容量%は各々5,10
容量%である。
【0026】したがって比較例11と本発明5、比較例
12と本発明7はジルコニアの分散状態は全く異なる
が、焼結体に占める未安定ジルコニア容量%は同一であ
る。
【0027】表2の結果から、特公報59−25748
号に準拠した比較例では未安定ジルコニアの均一分散に
より耐熱衝撃抵抗性は改善されているが、効果は本発明
ほど著しくないことが明らかである。
【0028】実施例3 実施例1では第2相内のジルコニア添加量を固定し、第
2相のマトリックスに対する添加量割合について検討し
たが、本実施例では第2相内のジルコニア添加量につい
て検討する。
【0029】未安定ジルコニアは実施例1で使用した同
一物を使用し、第2相凝集粒内でのマトリックスと未安
定ジルコニアの添加割合(容量%)を表3に示す割合で
実施、例1に示した顆粒製造工程と同一方法にて第2相
凝集粒を製造した。マトリックス組成は実施例1と同一
である。
【0030】得られた顆粒の平均粒径は約50μmであ
った。得られた未安定ジルコニア添加量が異なる各種第
2相凝集粒とマトリックス顆粒とを表4〜9に示す割合
にて混合し、実施例1と同一方法にて評価しその結果を
同じ表内に記載した。
【0031】
【表3】
【表4】
【表5】
【表6】
【表7】
【表8】
【表9】 表4の結果から、第2相凝集粒内の未安定ジルコニアが
100容量%の場合、その最適な添加量は3〜20容量
%であることがわかる。
【0032】表5〜7の結果から第2相凝集粒内の未安
定ジルコニアが67容量%の場合、その最適な添加量は
10〜30容量%、同じく第2相凝集粒内の未安定ジル
コニアが50容量%の場合、その最適な添加量は10〜
40容量%、第2相凝集粒内の未安定ジルコニアが33
容量%の場合、その最適な添加量は10〜50容量%、
であることがわかる。
【0033】また表8の結果より第2相凝集粒内の未安
定ジルコニアが5容量%の場合は、その最適な添加量は
30〜70容量%であることがわかる。
【0034】しかし表9の結果から第2相凝集粒内の未
安定ジルコニアの量が3容量%の場合、マトリックス顆
粒と第2相凝集粒の混合割合をいかように変化させても
耐熱衝撃特性の改善は認められない。すなわち、上記結
果から第2相凝集粒内の未安定ジルコニアが5容量%未
満となると本発明の効果は認められない。したがって、
本発明では第2相凝集粒内の未安定ジルコニアの割合は
5〜100容量%と規定するものである。
【0035】また、第2相凝集粒の添加量は第2相凝集
粒内の未安定ジルコニア量が変化するとともに、第2相
凝集粒の最適な添加割合は変化するが、第2相凝集粒内
の未安定ジルコニア添加量が5〜100容量%の場合、
第2相凝集粒の最適添加量は3〜70容量%であること
がわかる。
【0036】実施例4 物理的衡撃性の試験を実施例1、本発明4,6と比較例
としてクロム−ニッケル合金を用いて試験を行なった。
熱間での繰り返し衝撃試験である。条件は最高1400
℃の温度で直径φ95、荷重13kgのハンマーを23
cmの高さから繰り返し落下させ衝撃を与える方法で4
〜24万回(実炉の稼働期間1ケ月〜半年相当)試験を
行なった。その結果を表10に示す。
【0037】
【表10】 表10に示すように本発明4,6は従来材と比較して約
2倍の耐用性を示した。
【0038】また、本発明4,6は熱伝導率が低いこと
から、ウォーキングビーム式加熱炉の炉内温度を上げる
ことなく加熱時のスキッドマークを軽減する効果もあ
り、省エネルギーの観点からも一層効果的である。
【0039】
【発明の効果】本発明によれば、従来技術に比較して物
理的及び熱的衝撃性が改善されたスキッドボタンが得ら
れ、また従来問題となっていた鋼材のスキッドマーク及
び熱損失の問題も熱伝導率が低いことから解消され、消
耗するまで使用可能となり、このため寿命が延長、品質
管理、省力化に大き<寄与することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平 初雄 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミナ−クロミア質のマトリックス連
    続相と、その中に分散する第2相凝集粒とからなり、分
    散する凝集粒が主として単斜晶のジルコニアを含有して
    いるアルミナ−クロミア質焼結体であることを特徴とす
    る鋼片加熱炉用スキッドボタン。
JP4094824A 1992-03-21 1992-03-21 鋼片加熱炉用スキッドボタン Withdrawn JPH05263124A (ja)

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JP4094824A JPH05263124A (ja) 1992-03-21 1992-03-21 鋼片加熱炉用スキッドボタン

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JP4094824A JPH05263124A (ja) 1992-03-21 1992-03-21 鋼片加熱炉用スキッドボタン

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JPH05263124A true JPH05263124A (ja) 1993-10-12

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017165997A (ja) * 2016-03-14 2017-09-21 東京窯業株式会社 スキッドボタン

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017165997A (ja) * 2016-03-14 2017-09-21 東京窯業株式会社 スキッドボタン

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Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19990608