JPH08193257A - 高温雰囲気炉の内張り用金属板 - Google Patents

高温雰囲気炉の内張り用金属板

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JPH08193257A
JPH08193257A JP528795A JP528795A JPH08193257A JP H08193257 A JPH08193257 A JP H08193257A JP 528795 A JP528795 A JP 528795A JP 528795 A JP528795 A JP 528795A JP H08193257 A JPH08193257 A JP H08193257A
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Japan
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stainless steel
thickness
aluminum
steel sheet
furnace
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JP528795A
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English (en)
Inventor
Saburo Matsuo
尾 三 郎 松
Yasuyuki Nagae
江 靖 之 永
Kenji Umeno
野 堅 司 梅
Tatsuya Ooishi
石 多津也 大
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.)
Sintokogio Ltd
Nippon Steel Corp
Shinto Industrial Co Ltd
Original Assignee
Sintokogio Ltd
Nippon Steel Corp
Shinto Kogyo KK
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  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高温雰囲気炉の炉内温度における熱膨張によ
る波状の変形と酸化の進行を抑制して炉内粉塵の発生、
飛散を防止し、被処理鋼板やロール等の疵の発生を防止
しうる高温雰囲気炉の内張り用金属板を提供することを
目的とする。 【構成】 フエライト系またはマルテンサイト系ステン
レス板の表面からアルミニウムを拡散滲透させて、表面
にアルミニウムの最高濃度が15重量%以上、表面片側
の滲透層厚みがステンレス板厚みの10%以上であるア
ルミニウム拡散滲透層を形成せしめて、高温雰囲気下で
の耐酸化性と耐熱変形性を改善せしめたことを特徴とす
る、高温雰囲気炉の内張り用金属板。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、新規な高温雰囲気炉の
内張り用金属板、特に高温雰囲気下での耐酸化性と熱変
形性を改善せしめた高温雰囲気炉の内張り用金属板に関
する。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】鉄鋼業に
おける高温雰囲気炉、たとえば薄板鋼板の熱処理炉、ス
ラブの加熱、均熱炉或は冷延鋼板の焼きなまし用連続焼
鈍炉等700〜1200℃の範囲、特に800〜100
0℃の範囲の高温の雰囲気で各種鋼材を熱処理する炉で
は各種のライニング材で炉の内壁が内張りされている。
省エネルギーの観点から断熱煉瓦、断熱キャスタブル或
は近年では更に断熱性の優れたセラミックファイバーが
広く使用されるようになった。しかしながら断熱性ライ
ニンング材は使用年数の経過に伴ない高温雰囲気や加
熱、冷却の繰返しの影響により組織劣化が進行する。
【0003】たとえば、鋼板の焼鈍処理の場合数十米の
長さに亘ってロール上をかなりの速度で移動しながら8
00〜1000℃の高温で水素、窒素等の還元性雰囲気
で熱処理される。そして使用年数の経過に伴ないロール
替え、炉内修理等の必要が生じその際は熱処理を止めて
冷却し常温〜300℃の低温で大気の酸化性雰囲気とな
る。かくて還元性の高温雰囲気での熱処理時と酸化性の
低温雰囲気での非処理時の繰返しが1ヶ月当り2〜3回
あり、このような加熱、冷却の繰返しが断熱性ライニン
ング材の組織劣化を招く。その結果炉殻の振動や炉内気
流によって粉塵の発生と飛散を来すに至り、この粉塵が
炉内を通過する鋼板と通板用ロールの間にかみこみ、鋼
板やロールを疵をつけるに至る。
【0004】特に高級な鋼材、たとえば電磁鋼板、自動
車用鋼板又はビール缶等きびしい平滑度が求められる用
途に用いる鋼材の場合表面上に疵がついてはならず、疵
の発生はすべて排除しなくてはならない。かくてかかる
内張り用断熱ライニング材による粉塵の発生、飛散の防
止、ひいてはそれによる被処理材の疵の発生の防止を図
るためにセラミックファイバーや断熱煉瓦の表面に厚み
1〜2mmのステンレス板を被覆して粉塵の飛散を防止
している。ステンレス板の被覆方法はスタッドピンを用
いて炉殻鉄皮とステンレス板の内にセラミックファイバ
ーや断熱煉瓦を挟みこみ、スタッドピンの両端を溶接ま
たはナット、ワッシャーで固定している。ステンレス板
の材質としては高温雰囲気下での耐酸化性を重視してオ
ーステナイト系ステンレス鋼が用いられており、使用温
度およびコストを勘案してJIS規格SUS340,S
US309,SUS310のいずれかが選択され使用に
供されている。
【0005】しかしオーステナイト系ステンレスは比較
的熱膨張係数が大きいため800〜1000℃の範囲の
炉内温度では熱膨張により伸びが生じ、スタッドピンの
固定部位の間隔をピッチとして波形に変形し、変形部分
の隙間から劣化したライニング材の粉塵が発生し飛散す
る。またこのオーステナイト系ステンレスは耐酸化性に
すぐれているため、更に耐酸化性を改善する処理は行な
われずに使用されているのが実情であるが、そのためか
かるステンレス鋼板の酸化が進行してスケールも発生す
るに至り、鋼板疵、ロール疵の問題や、また変形して炉
内側に膨張したステンレス板が炉内加熱のために設置し
ている電気ヒーターに接触して漏電する問題があった。
このようなオーステナイト系ステンレス板でつくられた
内張り用金属板の熱膨張による変形の問題や酸化の進行
による漏電等の問題はかかるステンレス板の定期的な取
り替えによって対処しており、従来積極的な対応がなさ
れていなかった。
【0006】かくて本発明はかかるオーステナイト系ス
テンレス板の熱膨張による波状の変形と酸化の進行を抑
制して炉内粉塵の発生、飛散を防止し鋼板、ロール等の
疵の発生を防止し得る高温雰囲気炉の内張り用金属板を
提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】よって、本発明は、フエ
ライト系またはマルテンサイト系ステンレス板の表面か
らアルミニウムを拡散滲透させて、表面にアルミニウム
の最高濃度が15重量%以上、表面片側の滲透層厚みが
ステンレス板厚みの10%以上であるアルミニウム拡散
滲透層を形成せしめて、高温雰囲気下での耐酸化性と耐
熱変形性を改善せしめたことを特徴とする、高温雰囲気
炉の内張り用金属板に関するものである。
【0008】以下、本発明について詳しく説明する。
【0009】本発明ではフエライト系又はマルテンサイ
ト系のステンレス鋼でつくられた厚み1〜10mmの金
属板が用いられる。ステンレス鋼板の中でもフエライト
系、マルテンサイト系材質はオーステナイト系のものと
比較して熱膨張係数が後者18〜19×10-6/℃に対
して前者が10〜12×10-6/℃であり、約40%も
小さいため炉内温度での熱膨張も比較的小さく、ステン
レス板の小割化やステンレス板に開孔するスタッドピン
孔の拡大による膨張代(熱膨張による伸び、変形の伸び
代)の設置効果と相俟って波状の膨れを著しく改善する
ことができる。フエライト系ステンレス鋼としてはたと
えばSUS430,SUS405が好ましく、マルテン
サイト系ステンレス鋼としては例えばSUS403,S
US410が好ましく用いられる。
【0010】本発明ではこれらフエライト系又はマルテ
ンサイト系ステンレス鋼板の表面にアルミニウムの拡散
滲透処理が施されるのである。アルミニウムの拡散滲透
処理は従来公知の方法、たとえば特開昭52−1338
36号公報、特開昭54−33240号公報に記載の方
法によって行なうことができる。たとえば一定容積の金
属製容器の中に金属アルミニウム粉末或は鉄−アルミニ
ウム合金粉末等の滲透剤の粉末を塩化アンモニウム等の
添加物の粉末とともに充填し、この中に被処理材を埋め
込んで700〜1100℃の温度で2〜20時間加熱す
る。これにより表面にFe−Cr−Al合金層を形成さ
せ高温雰囲気下においてアルミニウムが選択的に酸化す
ることによって、最表面に緻密なアルミナ皮膜が生成し
て耐酸化性が大幅に向上して従来のオーステナイト系ス
テンレス板よりも耐酸化性が向上しスケールの発生を減
少させることができる。
【0011】拡散滲透させたアルミニウムの濃度は表面
部が最も高く内部になるに従って低くなっていき表面の
アルミニウムの最高濃度によって耐酸化性が影響され
る。今厚さ1mmのフエライト系ステンレス板SUS4
30を用いて電気炉により酸化性雰囲気下に1050℃
に150時間加熱処理して酸化テストを行ない滲透層中
のアルミニウム最高濃度(重量%)と酸化増量(酸化前
後の被処理材の単位面積当りの重量の差:mg/c
2 )との関係をしらべた結果は図1のグラフに示す通
りであった。これによれば、アルミニウム最高濃度が1
5重量%以下では酸化増量が大きく十分な酸化防止効果
が得られないことが明らかである。しかしアルミニウム
濃度が高すぎても拡散滲透層内の内部応力が大きくなり
滲透層内に亀裂が発生する場合があり、従ってアルミニ
ウム最高濃度は15〜40%の範囲が好ましい。
【0012】また本発明ではステンレス板厚みに対する
アルミニウム拡散滲透層の厚みを10%以上とする。図
3に説明のため被処理物の断面を示したが、その図でA
がステンレス板の厚みであり、Bがアルミニウム拡散滲
透層の厚みである。本発明ではステンレス鋼板の両側に
形成されるアルミニウム拡散滲透層の中表面片側に形成
された層の厚み(B)をステンレス鋼板の厚み(A)の
10%以上とする。今厚さ1mmのステンレス板にアル
ミニウム拡散滲透処理を施し種々のB/A比を有する金
属板をつくりこれを電気炉を用いて酸化性雰囲気下で1
050℃に150時間加熱し、後常温に戻し、このよう
な加熱、冷却を10回繰返して上記の厚みの比B/Aと
酸化増量の関係をしらべたことろ図2のグラフに示すよ
うな結果がえられた。これから明らかなように、B/A
の比が10%以下では酸化増量が大であって酸化防止効
果が充分ではない。しかし拡散滲透層の厚みが大きすぎ
た場合には、アルミニウムの熱膨張係数が大きいため
に、拡散滲透処理したステンレス鋼板の熱膨張係数が大
きくなり、波状変形の防止効果が減少するため40%以
下が好ましい。従ってこの比率は10〜40%の範囲と
するのが適当である。
【0013】かくて本発明によれば高温雰囲気下での耐
酸化性と熱変形性を改善せしめた高温雰囲気炉の内張り
用金属板を提供することができる。
【0014】以下に実施例をあげる。
【0015】
【実施例】厚さ1mmのフエライト系ステンレス板であ
るSUS430の表面にアルミニウム最高濃度が約30
%、拡散滲透層厚みが両側面から各々板厚みの約20%
になるようにアルミニウムを拡散滲透させて、縦型連続
焼鈍炉の加熱帯および均熱帯のセラミックファイバー施
工体表面にスタッドピンを用いて当該処理ステンレス板
を被覆した。炉の使用状況は、鋼板の焼鈍処理時におい
ては温度が800〜1000℃の高温で、雰囲気が水
素、窒素の還元雰囲気である。しかしながら、ロール替
え、炉内修理等の非処理時においては、常温〜300℃
の低温で大気の酸化雰囲気となる。非処理時の低温で酸
化雰囲気となる頻度は1ヶ月当たり2〜3回ある。
【0016】このようにして5年間使用した結果、従来
のアルミニウム拡散滲透処理をしないオーステナイト系
ステンレス板と比較して本発明のステンレス板は、熱変
形が減少して変形原因の取り替えや、加熱のために炉内
に設置しているヒーターと接触による漏電トラブルがな
くなり、また、焼鈍処理と非処理時に発生するステンレ
ス板の酸化が抑制され、酸化物粉塵に起因する鋼板疵、
ロール疵の発生比率が50%減少した。
【図面の簡単な説明】
【図1】アルミニウム拡散滲透処理したステンレス板の
最高アルミニウム濃度と酸化重量の関係を示すグラフ。
【図2】アルミニウム拡散滲透処理したステンレスの板
厚みとアルミニウム拡散滲透層の厚み比と酸化増量の関
係を示すグラフ。
【図3】アルミニウム拡散滲透処理したステレンレス板
の断面図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梅 野 堅 司 長崎県西彼杵郡時津町久留里郷字永之浦 376番地10 滲透工業株式会社長崎工場内 (72)発明者 大 石 多津也 長崎県西彼杵郡時津町久留里郷字永之浦 376番地10 滲透工業株式会社長崎工場内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フエライト系またはマルテンサイト系ステ
    ンレス板の表面からアルミニウムを拡散滲透させて、表
    面にアルミニウムの最高濃度が15重量%以上、表面片
    側の滲透層厚みがステンレス板厚みの10%以上である
    アルミニウム拡散滲透層を形成せしめて、高温雰囲気下
    での耐酸化性と耐熱変形性を改善せしめたことを特徴と
    する、高温雰囲気炉の内張り用金属板。
JP528795A 1995-01-17 1995-01-17 高温雰囲気炉の内張り用金属板 Withdrawn JPH08193257A (ja)

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Effective date: 20020402