JPH07197178A - 鋼材加熱炉の炉床部材用耐熱合金 - Google Patents
鋼材加熱炉の炉床部材用耐熱合金Info
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- JPH07197178A JPH07197178A JP71494A JP71494A JPH07197178A JP H07197178 A JPH07197178 A JP H07197178A JP 71494 A JP71494 A JP 71494A JP 71494 A JP71494 A JP 71494A JP H07197178 A JPH07197178 A JP H07197178A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 鋼材加熱炉内の鋼材搬送装置を構成するスキ
ッドボタン等の炉床部材用耐熱合金の高温特性（変形強
度，耐酸化性等）の改良。 【構成】 Ｃｒ：６０〜９５％，Ｚｒ：０．１〜５％を
含有し、Ｃ：０．８％以下の混在が許容され、残部は実
質的にＦｅからなり、結晶粒径は５０μｍ以上の粗大組
織を有する。鋳造合金または焼結合金として製造され
る。結晶粒度の調整は、鋳造合金の場合には、鋳造凝固
工程での冷却速度の調整により、または鋳造体の熱処理
により達成される。
ッドボタン等の炉床部材用耐熱合金の高温特性（変形強
度，耐酸化性等）の改良。 【構成】 Ｃｒ：６０〜９５％，Ｚｒ：０．１〜５％を
含有し、Ｃ：０．８％以下の混在が許容され、残部は実
質的にＦｅからなり、結晶粒径は５０μｍ以上の粗大組
織を有する。鋳造合金または焼結合金として製造され
る。結晶粒度の調整は、鋳造合金の場合には、鋳造凝固
工程での冷却速度の調整により、または鋳造体の熱処理
により達成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、加熱炉内の被加熱鋼材
を担持するスキッドボタン等の炉床部材の構成材料とし
て使用される高温特性にすぐれた耐熱合金に関する。
を担持するスキッドボタン等の炉床部材の構成材料とし
て使用される高温特性にすぐれた耐熱合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】スラブやビレット等の鋼材は、熱間圧延
や熱間鍛造等の熱間塑性加工に際して、加熱炉に装入さ
れ所定の加熱処理を受ける。加熱炉に装入された鋼材の
鋼材搬送装置、例えばウオーキングビームコンベアの固
定ビームおよび可動ビームは、炉長方向に配置されたス
キッドパイプ（鋼管）の周面頂部に、鋼材支持面部材で
あるスキッドボタンを管軸方向に一定の間隔を置いて固
定した構造を有し、被加熱鋼材は、スキッドボタンの頂
面に担持されて炉内を搬送される。上記スキッドボタン
は、炉内の高温酸化雰囲気（温度約１２００℃以上）に
対する耐酸化性、および重量物である鋼材の負荷に抗し
得る圧縮変形抵抗性等の高温強度が要求される。従来よ
りその耐熱材料として、Ｃｏ含有Ｎｉ−Ｃｒ系合金鋼
（例えば50Ｃｏ−20Ｎｉ−30Ｃｒ−Ｆｅ）等に代表され
る高合金が使用されてきた。
や熱間鍛造等の熱間塑性加工に際して、加熱炉に装入さ
れ所定の加熱処理を受ける。加熱炉に装入された鋼材の
鋼材搬送装置、例えばウオーキングビームコンベアの固
定ビームおよび可動ビームは、炉長方向に配置されたス
キッドパイプ（鋼管）の周面頂部に、鋼材支持面部材で
あるスキッドボタンを管軸方向に一定の間隔を置いて固
定した構造を有し、被加熱鋼材は、スキッドボタンの頂
面に担持されて炉内を搬送される。上記スキッドボタン
は、炉内の高温酸化雰囲気（温度約１２００℃以上）に
対する耐酸化性、および重量物である鋼材の負荷に抗し
得る圧縮変形抵抗性等の高温強度が要求される。従来よ
りその耐熱材料として、Ｃｏ含有Ｎｉ−Ｃｒ系合金鋼
（例えば50Ｃｏ−20Ｎｉ−30Ｃｒ−Ｆｅ）等に代表され
る高合金が使用されてきた。
【０００３】加熱炉操業は生産性向上・鋼材の圧延品質
向上等の要請から、操炉温度が高められ、1250℃を越
え、1300℃ないしそれ以上の高温操業が一般化しつつあ
る。従来の耐熱合金では、このような高温環境おける耐
酸化性や高温強度が不足する。スキッドボタンに対する
高温酸化雰囲気の影響は、スキッドパイプ内を流通する
冷却水による冷却作用を強めることにより、ある程度緩
和することはできるが、スキッドボタンの冷却を強める
ことは、被加熱鋼材の加熱ムラ（スキッドボタンと接触
する部分の温度低下、いわゆるスキッドマーク）の発生
を助長し、後工程での品質（圧延品質等）を損なう原因
となり、また炉内熱量が冷却水に奪われることによる熱
経済性の著しい低下を余儀なくされる。特開平3-162545
号公報には、このような高温操業に対処するための改良
された高温特性を有する炉床部材用耐熱合金として、60
％以上のＣｒを含有し、結晶粒径が50μｍ以上であるＣ
ｒ−Ｆｅ合金が開示されている。
向上等の要請から、操炉温度が高められ、1250℃を越
え、1300℃ないしそれ以上の高温操業が一般化しつつあ
る。従来の耐熱合金では、このような高温環境おける耐
酸化性や高温強度が不足する。スキッドボタンに対する
高温酸化雰囲気の影響は、スキッドパイプ内を流通する
冷却水による冷却作用を強めることにより、ある程度緩
和することはできるが、スキッドボタンの冷却を強める
ことは、被加熱鋼材の加熱ムラ（スキッドボタンと接触
する部分の温度低下、いわゆるスキッドマーク）の発生
を助長し、後工程での品質（圧延品質等）を損なう原因
となり、また炉内熱量が冷却水に奪われることによる熱
経済性の著しい低下を余儀なくされる。特開平3-162545
号公報には、このような高温操業に対処するための改良
された高温特性を有する炉床部材用耐熱合金として、60
％以上のＣｒを含有し、結晶粒径が50μｍ以上であるＣ
ｒ−Ｆｅ合金が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記公報に開示された
Ｃｒ−Ｆｅ合金は、その化学組成と結晶組織に基づく効
果として、そこに記載されているように従来の耐熱合金
を大きく凌ぐ改良された高温特性を有し、殊に圧縮変形
抵抗性，クリープ破断抵抗性，および耐酸化性等に優れ
ている。本発明は、このＣｒ−Ｆｅ系合金の高温特性を
更に高めることを目的としてなされたものである。
Ｃｒ−Ｆｅ合金は、その化学組成と結晶組織に基づく効
果として、そこに記載されているように従来の耐熱合金
を大きく凌ぐ改良された高温特性を有し、殊に圧縮変形
抵抗性，クリープ破断抵抗性，および耐酸化性等に優れ
ている。本発明は、このＣｒ−Ｆｅ系合金の高温特性を
更に高めることを目的としてなされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の耐熱合金は、Ｃ
ｒ：６０〜９５％、およびＺｒ：０．１〜５％を含有
し、Ｃ：０．８％以下の混在が許容され、残部は実質的
にＦｅからなる化学組成を有し、結晶粒径が５０μｍ以
上であることを特徴としている。
ｒ：６０〜９５％、およびＺｒ：０．１〜５％を含有
し、Ｃ：０．８％以下の混在が許容され、残部は実質的
にＦｅからなる化学組成を有し、結晶粒径が５０μｍ以
上であることを特徴としている。
【０００６】
【作用】Ｃｒ６０〜９５％を含有するＣｒ−Ｆｅ合金
に、０．１〜５％のＺｒを添加してなる本発明の耐熱合
金は、Ｚｒ添加の効果として、高温酸化雰囲気において
Ｃｒ−Ｆｅ合金と同等の高度の耐酸化性を維持しなが
ら、より高度の圧縮変形抵抗性やクリープ破断強度を発
現する。
に、０．１〜５％のＺｒを添加してなる本発明の耐熱合
金は、Ｚｒ添加の効果として、高温酸化雰囲気において
Ｃｒ−Ｆｅ合金と同等の高度の耐酸化性を維持しなが
ら、より高度の圧縮変形抵抗性やクリープ破断強度を発
現する。
【０００７】本発明合金のＣｒ量を６０％以上としたの
は、１３００℃ないしそれ以上の高温酸化雰囲気炉にお
ける高温強度および酸化抵抗性を確保するためであり、
その上限を９５％としたのは、Ｃｒの増量による合金の
融点の上昇に伴い、鋳造合金として製造する場合の溶解
・鋳造性、および焼結合金として製造する場合の焼結性
が悪くなり、このことは合金の品質の低下の原因となる
からである。
は、１３００℃ないしそれ以上の高温酸化雰囲気炉にお
ける高温強度および酸化抵抗性を確保するためであり、
その上限を９５％としたのは、Ｃｒの増量による合金の
融点の上昇に伴い、鋳造合金として製造する場合の溶解
・鋳造性、および焼結合金として製造する場合の焼結性
が悪くなり、このことは合金の品質の低下の原因となる
からである。
【０００８】Ｚｒは、高温域における圧縮変形抵抗性を
高め、かつクリープ破断強度の向上に著効を示す。その
効果は０．１％以上の添加により得られる。添加増量に
より効果を増すが、過度の添加は合金の耐酸化性の低下
を招く。このため、5 ％を上限とした。
高め、かつクリープ破断強度の向上に著効を示す。その
効果は０．１％以上の添加により得られる。添加増量に
より効果を増すが、過度の添加は合金の耐酸化性の低下
を招く。このため、5 ％を上限とした。
【０００９】Ｃは必須の元素ではないが、０．８％以下
のＣの混在によって本発明の趣旨が損なわれることはな
く、かつその存在は、合金融点の適度の低下，合金溶湯
の流動性の向上等により溶解精錬の困難を緩和し、また
焼結合金として製造する場合の焼結性の向上に奏効す
る。よって、０．８％以下のＣの混在を許容することと
した。
のＣの混在によって本発明の趣旨が損なわれることはな
く、かつその存在は、合金融点の適度の低下，合金溶湯
の流動性の向上等により溶解精錬の困難を緩和し、また
焼結合金として製造する場合の焼結性の向上に奏効す
る。よって、０．８％以下のＣの混在を許容することと
した。
【００１０】本発明合金の高温強度は結晶粒径に大きく
依存する。結晶粒径を５０μｍ以上としたのは、その粗
大粒結晶組織とすることにより、Ｃｒ- Ｚｒ- Ｆｅ組成
を有する本発明合金の改良された高温強度を充分に発現
することが可能となるからである。
依存する。結晶粒径を５０μｍ以上としたのは、その粗
大粒結晶組織とすることにより、Ｃｒ- Ｚｒ- Ｆｅ組成
を有する本発明合金の改良された高温強度を充分に発現
することが可能となるからである。
【００１１】本発明の耐熱合金は、溶解・鋳造プロセス
による鋳造合金、または粉末冶金の手法（例えば熱間静
水圧加圧焼結法）による焼結合金として製造される。鋳
造および焼結のいずれの製造プロセスによる場合にも、
これを上記の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は、砂型鋳型を使用して、比較
的緩慢な冷却凝固を行わせて粒成長を促進させることに
より、また冷却速度の高い金型鋳型を使用する鋳造で
は、鋳造工程の後、加熱処理（例えば、１３００〜１６
００℃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所定の粗粒組織を形成することがで
きる。また焼結手法による場合は、焼結原料粉末とし
て、粗粒の粉末( 平均粒径約２００μｍ以上）を使用
し、加熱・加圧下（温度：１０００〜１５００℃，加圧
力：１０００〜２０００Kgf ／cm2 、処理時間：約２〜
５Ｈｒ）の焼結処理を行うか、または焼結処理の後、焼
結合金塊に粗粒化のための前記と同様の加熱処理を施す
ようにすればよい。
による鋳造合金、または粉末冶金の手法（例えば熱間静
水圧加圧焼結法）による焼結合金として製造される。鋳
造および焼結のいずれの製造プロセスによる場合にも、
これを上記の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は、砂型鋳型を使用して、比較
的緩慢な冷却凝固を行わせて粒成長を促進させることに
より、また冷却速度の高い金型鋳型を使用する鋳造で
は、鋳造工程の後、加熱処理（例えば、１３００〜１６
００℃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所定の粗粒組織を形成することがで
きる。また焼結手法による場合は、焼結原料粉末とし
て、粗粒の粉末( 平均粒径約２００μｍ以上）を使用
し、加熱・加圧下（温度：１０００〜１５００℃，加圧
力：１０００〜２０００Kgf ／cm2 、処理時間：約２〜
５Ｈｒ）の焼結処理を行うか、または焼結処理の後、焼
結合金塊に粗粒化のための前記と同様の加熱処理を施す
ようにすればよい。
【００１２】なお、本発明の耐熱合金を適用して形成さ
れる炉床部材は必ずしもその全体を本発明の耐熱合金で
形成する必要はない。例えばを図１に示すように、スキ
ッドパイプＰの周面頂部に、鋼材支持面部材であるスキ
ッドボタン１０を固定（溶接等）して構成されるウオー
キングビームコンベアの固定・可動ビームにおけるスキ
ッドボタン１０（柱状ないし錐台形状部材である）に本
発明の耐熱合金を適用する場合には、被加熱鋼材Ｓが接
触する頂部側に本発明の耐熱合金を適用する一方、底部
側（スキッドパイプＰ内の冷却水による強い冷却作用が
加わる部分）は従来の耐熱合金鋼で形成し、その頂部側
のブロック１１と底部側のブロック１２とを上下に重合
わせ、重ね合せ面を接合（例えば拡散接合）した積層構
造を有する複合体とすることも可能である。
れる炉床部材は必ずしもその全体を本発明の耐熱合金で
形成する必要はない。例えばを図１に示すように、スキ
ッドパイプＰの周面頂部に、鋼材支持面部材であるスキ
ッドボタン１０を固定（溶接等）して構成されるウオー
キングビームコンベアの固定・可動ビームにおけるスキ
ッドボタン１０（柱状ないし錐台形状部材である）に本
発明の耐熱合金を適用する場合には、被加熱鋼材Ｓが接
触する頂部側に本発明の耐熱合金を適用する一方、底部
側（スキッドパイプＰ内の冷却水による強い冷却作用が
加わる部分）は従来の耐熱合金鋼で形成し、その頂部側
のブロック１１と底部側のブロック１２とを上下に重合
わせ、重ね合せ面を接合（例えば拡散接合）した積層構
造を有する複合体とすることも可能である。
【００１３】
【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（φ70×90 l, 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。
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（φ70×90 l, 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。
【００１４】（１）高温圧縮試験 円柱状試験片（φ30×50 l, mm）を固定台上に直立載置
して1350℃に加熱保持し、試験片の天面に垂直荷重0.5
Kgf/mm2 を加える。試験時間（Ｔ）：50Ｈr 。試験片の
試験前の高さ寸法（Ｌｏ）と試験後の高さ寸法（Ｌ）か
ら、圧縮変形速度Ｄ％／Ｈr 〔圧縮変形量Ｄ％＝（Ｌｏ
−Ｌ）／Ｌｏ・Ｔ ×100 （％）〕を求める。
して1350℃に加熱保持し、試験片の天面に垂直荷重0.5
Kgf/mm2 を加える。試験時間（Ｔ）：50Ｈr 。試験片の
試験前の高さ寸法（Ｌｏ）と試験後の高さ寸法（Ｌ）か
ら、圧縮変形速度Ｄ％／Ｈr 〔圧縮変形量Ｄ％＝（Ｌｏ
−Ｌ）／Ｌｏ・Ｔ ×100 （％）〕を求める。
【００１５】（２）高温クリープ破断試験 試験片（φ６×80 l，mm）を1250℃に加熱保持して1.0
Kgf/mm2 の引張応力を加え、破断に到るまでの時間（Ｈ
ｒ）を測定。
Kgf/mm2 の引張応力を加え、破断に到るまでの時間（Ｈ
ｒ）を測定。
【００１６】（３）高温酸化試験 試験片（φ８×50 l, mm）を加熱炉（大気雰囲気）中、
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／m 2 hr）を求める。
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／m 2 hr）を求める。
【００１７】表１に供試合金ブロックの化学組成（ｗｔ
％）と上記試験結果を示す。表中、No.1〜４は発明例、
No.11,No.12 は比較例である。比較例のうち、No.11 は
Ｚｒの添加が省略されたＣｒ−Ｆｅ合金の例であり、N
o.12 は従来の代表的なスキッドボタン材料である高Ｃ
ｏ含有Ｎｉ−Ｃｒ系耐熱合金鋼（０．３Ｃ−２７．１Ｃ
ｒ−１９．８Ｎｉ−４０．４Ｃｏ−Ｆｅ）である。
％）と上記試験結果を示す。表中、No.1〜４は発明例、
No.11,No.12 は比較例である。比較例のうち、No.11 は
Ｚｒの添加が省略されたＣｒ−Ｆｅ合金の例であり、N
o.12 は従来の代表的なスキッドボタン材料である高Ｃ
ｏ含有Ｎｉ−Ｃｒ系耐熱合金鋼（０．３Ｃ−２７．１Ｃ
ｒ−１９．８Ｎｉ−４０．４Ｃｏ−Ｆｅ）である。
【００１８】
【表１】
【００１９】表１に示したとおり、発明例No. １〜４
は、従来のスキッドボタン材料である高ＣｏのＣｒ−Ｎ
ｉ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、クリープ破断強度、および耐酸化性等を有
し、かつその高温変形強度は、Ｚｒを含まないＣｒ−Ｆ
ｅ合金であるNo.12 を顕著に凌ぎ、また高温耐酸化性も
No.12 のそれと同等ないしそれ以上の水準を保持してい
る。
は、従来のスキッドボタン材料である高ＣｏのＣｒ−Ｎ
ｉ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、クリープ破断強度、および耐酸化性等を有
し、かつその高温変形強度は、Ｚｒを含まないＣｒ−Ｆ
ｅ合金であるNo.12 を顕著に凌ぎ、また高温耐酸化性も
No.12 のそれと同等ないしそれ以上の水準を保持してい
る。
【００２０】
【発明の効果】本発明の耐熱合金は、従来の炉床部材用
耐熱合金では得られない卓抜した高温圧縮強度、耐酸化
性、ラプチャー強度を具備し、近時の操炉条件の高温度
化に対する炉床部材の安定化、耐久性の向上・メンテナ
ンスの軽減に奏効し、操炉効率の向上に寄与する。ま
た、そのすぐれた高温特性により、従来の耐熱合金から
なる炉床部材に比し、冷却水による強制冷却を緩和する
ことができ、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・省エネルギ効果等を得る
ことができる。
耐熱合金では得られない卓抜した高温圧縮強度、耐酸化
性、ラプチャー強度を具備し、近時の操炉条件の高温度
化に対する炉床部材の安定化、耐久性の向上・メンテナ
ンスの軽減に奏効し、操炉効率の向上に寄与する。ま
た、そのすぐれた高温特性により、従来の耐熱合金から
なる炉床部材に比し、冷却水による強制冷却を緩和する
ことができ、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・省エネルギ効果等を得る
ことができる。
【図１】鋼材加熱炉内のスキッドビームを示す断面図で
ある。
ある。
【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。
熱鋼材。
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｃｒ：６０〜９５％、およびＺｒ：０．
１〜５％を含有し、Ｃ：０．８％以下の混在が許容さ
れ、残部は実質的にＦｅからなる化学組成を有し、結晶
粒径５０μｍ以上であることを特徴とする鋼材加熱炉の
炉床部材用耐熱合金。 - 【請求項２】 炉床部材が、ウオーキングビームコンベ
アのスキッドパイブに取り付けられる鋼材支持面部材で
あることを特徴とする請求項１に記載の鋼材加熱炉の炉
床部材用耐熱合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP71494A JPH07197178A (ja) | 1994-01-10 | 1994-01-10 | 鋼材加熱炉の炉床部材用耐熱合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP71494A JPH07197178A (ja) | 1994-01-10 | 1994-01-10 | 鋼材加熱炉の炉床部材用耐熱合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07197178A true JPH07197178A (ja) | 1995-08-01 |
Family
ID=11481437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP71494A Pending JPH07197178A (ja) | 1994-01-10 | 1994-01-10 | 鋼材加熱炉の炉床部材用耐熱合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07197178A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014189842A (ja) * | 2013-03-27 | 2014-10-06 | Kubota Corp | スキッドボタン |
-
1994
- 1994-01-10 JP JP71494A patent/JPH07197178A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014189842A (ja) * | 2013-03-27 | 2014-10-06 | Kubota Corp | スキッドボタン |
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