JPS59107058A - 耐熱用セラミツク材料 - Google Patents
耐熱用セラミツク材料Info
- Publication number
- JPS59107058A JPS59107058A JP21594182A JP21594182A JPS59107058A JP S59107058 A JPS59107058 A JP S59107058A JP 21594182 A JP21594182 A JP 21594182A JP 21594182 A JP21594182 A JP 21594182A JP S59107058 A JPS59107058 A JP S59107058A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- ceramic material
- resistant
- skid
- chromium carbide
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- Granted
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は加熱炉、灼熱炉、焼鈴炉などの高温雰囲気で使
用される耐熱用セラミック材料に関する。
用される耐熱用セラミック材料に関する。
例えば加熱炉に於けるスキッドレール用材料としては従
来から各種耐熱合金が用いられていたが、炉内雰囲気温
度が1300〜1350℃に設定され、スラブ等の金属
片が1250〜1300℃に加熱されるという如く高温
域にさらされるのでスキッドレールに用いられている耐
熱合金にとっても極めて苛酷な使用条件である。従って
一般には第1図に示すようニ、炉(Fl内の下部の架台
(1)に水冷スキッドパイプ(2)を複数本配設すると
ともに、各スキッドパイプの上面にスキッドレール(3
) を敷設して炉床(スキッド)を構成し、パイプ(2
)内を流通する冷却水にてスキレッドレールの昇温を防
止ずろようにした水冷方式が採られている。しかし、こ
の場合、スキレッドレール上に載置された金属片(51
は、レールとの接触面から熱を奪われ、局部的に冷却さ
れるため、温度むらが生じる。
来から各種耐熱合金が用いられていたが、炉内雰囲気温
度が1300〜1350℃に設定され、スラブ等の金属
片が1250〜1300℃に加熱されるという如く高温
域にさらされるのでスキッドレールに用いられている耐
熱合金にとっても極めて苛酷な使用条件である。従って
一般には第1図に示すようニ、炉(Fl内の下部の架台
(1)に水冷スキッドパイプ(2)を複数本配設すると
ともに、各スキッドパイプの上面にスキッドレール(3
) を敷設して炉床(スキッド)を構成し、パイプ(2
)内を流通する冷却水にてスキレッドレールの昇温を防
止ずろようにした水冷方式が採られている。しかし、こ
の場合、スキレッドレール上に載置された金属片(51
は、レールとの接触面から熱を奪われ、局部的に冷却さ
れるため、温度むらが生じる。
この温度むらは金属片+Slの在炉時間を長時間に設定
することにより緩和することはできるが、その効果は十
分でなく、また加熱炉の効率が著しく悪くなる。
することにより緩和することはできるが、その効果は十
分でなく、また加熱炉の効率が著しく悪くなる。
この対策として、スキッドレール(3)にセラミック材
料からなる耐熱台を設け、金属片(S)とレール(3)
との直接々触を防止することが提案され、ソノセラミ
ック材料として、酸化ジルコニウム(ZrO2)系、ア
ルミナ (^1207)系、窒化ケイ素 (Si3N、
1)系などが試験的に使用されている。ところが、これ
らセラミック材料は、急速加熱材たる金属片のスケール
との反応が生じ易いため、長時間の安定した操業を維持
することは不可能である。
料からなる耐熱台を設け、金属片(S)とレール(3)
との直接々触を防止することが提案され、ソノセラミ
ック材料として、酸化ジルコニウム(ZrO2)系、ア
ルミナ (^1207)系、窒化ケイ素 (Si3N、
1)系などが試験的に使用されている。ところが、これ
らセラミック材料は、急速加熱材たる金属片のスケール
との反応が生じ易いため、長時間の安定した操業を維持
することは不可能である。
ところでセラミック材料の中で他の材料と比較した場合
に特異な性質を示し、とりわけ溶融金属に対して極めて
優れた耐食性を示すものとして炭化クロム系セラミック
材料がある。この炭化クロム系セラミック材料として、
従来、炭化クロムを金属コバルトやニッケルで結合焼結
したものが、耐熱材料や耐食材料としては知られている
が、これらは加熱炉内でのxi雰囲気では、強度の劣化
と、スケールとの反応が著しく、例えば、1200℃で
は室温時の173以下の強度に激減するので、加熱炉の
炉床のように高温下で動的応力が作用する苛酷な使用環
境にはとうてい耐え得ず、結局スキッドレール耐熱台用
材料としては適用することができない。
に特異な性質を示し、とりわけ溶融金属に対して極めて
優れた耐食性を示すものとして炭化クロム系セラミック
材料がある。この炭化クロム系セラミック材料として、
従来、炭化クロムを金属コバルトやニッケルで結合焼結
したものが、耐熱材料や耐食材料としては知られている
が、これらは加熱炉内でのxi雰囲気では、強度の劣化
と、スケールとの反応が著しく、例えば、1200℃で
は室温時の173以下の強度に激減するので、加熱炉の
炉床のように高温下で動的応力が作用する苛酷な使用環
境にはとうてい耐え得ず、結局スキッドレール耐熱台用
材料としては適用することができない。
、本発明は上述の諸問題を解決する為に炭化クロム主成
分とし特にその高温に於ける靭性を高めた材料を提供せ
八とするものであり、その要旨(よ鉄、コバルト、ニッ
ケルから選ばれる1種以上が0.1〜5j[量%、クロ
ムが0.1〜5重景重量残部が炭化クロムなる組成の耐
熱用セラミック材料であり、乙の場合に鉄、ニッケル、
クロムについてはそれらを繊維状形態で用いると後で詳
記する如く材料の機械的強度を大きく向上せしめるので
より好ましいものである。 なお本発明材料は上述の如
き組成範囲に各種材料粉末を配合しその後公知の焼結方
法、即ちコールドプレス法、ホーlドブレス法あるいは
熱同等方圧加圧焼結法等による方法により焼結して得ら
れるが、この焼結条件としてはコールドプレス法の場合
真空度10−1〜10’−3torr、温度1300〜
1500℃、ホットプレス法の場合加圧力50〜350
kg/caI、 8度1350〜1550℃、又熱間
等方圧加圧焼結法の場合には圧力500kg / cd
以上、温度1500℃以下に設定するのがそれぞれ好ま
しい。そして用いる各種原料粉末は出来る限り高純度の
もの、好ましくは99%以上の純度を有するものを使用
する様にする、これは不純物があると高温焼成時にそれ
が蒸発して気孔の原因となったり低融点相を形成するな
どして得られる製品の高温特性の低下を招くからである
。またこの原料粉末は焼結性を向上せしめ得られる製品
が高密度となる為に粒度10μ以下の微細粉末を使用す
るのが望ましい。
分とし特にその高温に於ける靭性を高めた材料を提供せ
八とするものであり、その要旨(よ鉄、コバルト、ニッ
ケルから選ばれる1種以上が0.1〜5j[量%、クロ
ムが0.1〜5重景重量残部が炭化クロムなる組成の耐
熱用セラミック材料であり、乙の場合に鉄、ニッケル、
クロムについてはそれらを繊維状形態で用いると後で詳
記する如く材料の機械的強度を大きく向上せしめるので
より好ましいものである。 なお本発明材料は上述の如
き組成範囲に各種材料粉末を配合しその後公知の焼結方
法、即ちコールドプレス法、ホーlドブレス法あるいは
熱同等方圧加圧焼結法等による方法により焼結して得ら
れるが、この焼結条件としてはコールドプレス法の場合
真空度10−1〜10’−3torr、温度1300〜
1500℃、ホットプレス法の場合加圧力50〜350
kg/caI、 8度1350〜1550℃、又熱間
等方圧加圧焼結法の場合には圧力500kg / cd
以上、温度1500℃以下に設定するのがそれぞれ好ま
しい。そして用いる各種原料粉末は出来る限り高純度の
もの、好ましくは99%以上の純度を有するものを使用
する様にする、これは不純物があると高温焼成時にそれ
が蒸発して気孔の原因となったり低融点相を形成するな
どして得られる製品の高温特性の低下を招くからである
。またこの原料粉末は焼結性を向上せしめ得られる製品
が高密度となる為に粒度10μ以下の微細粉末を使用す
るのが望ましい。
次暑と本発明材料を開発するに至った試験並びにその結
果を示す。即ち、 純度99,9%で粒度が5μmの炭化クロム粉末と他の
各種添加物をそれぞれ下記第1表に示す割合に混合した
もの100重量部に対しパラフィンを3重量部添加混合
したものを原料粉末とした。なお下記第1表中でNo、
58〜No、64の場合にはそこで用いた鉄、二・ソケ
ル、クロムは直径500μ哨の繊維状物を原料としくそ
の該当Noの下にアンダーライン「−」を付している)
、その他のものについてはすべて粉末状物を用いた。
果を示す。即ち、 純度99,9%で粒度が5μmの炭化クロム粉末と他の
各種添加物をそれぞれ下記第1表に示す割合に混合した
もの100重量部に対しパラフィンを3重量部添加混合
したものを原料粉末とした。なお下記第1表中でNo、
58〜No、64の場合にはそこで用いた鉄、二・ソケ
ル、クロムは直径500μ哨の繊維状物を原料としくそ
の該当Noの下にアンダーライン「−」を付している)
、その他のものについてはすべて粉末状物を用いた。
この原料を成形圧力1.5トン/dで10m5+X 3
0mmX6fflIn及び13InII+×13III
Il×651nflにそれぞれ成形し、 78010分
間真空中にて予備焼結をし、次いで真空中145060
分間本焼結を行って得た焼結体から各種試験用供試体を
得た。
0mmX6fflIn及び13InII+×13III
Il×651nflにそれぞれ成形し、 78010分
間真空中にて予備焼結をし、次いで真空中145060
分間本焼結を行って得た焼結体から各種試験用供試体を
得た。
これらの各種焼結体についての相対理論密度、抗折力、
密度、高温衝撃値についての各館をそれぞれ下記第2表
に示す。この中で高温衝撃値は大気中950℃に保持し
た供試体(]Om+nX l0IIIIIIX 50a
+m)のシャルピー衝撃値で示す。
密度、高温衝撃値についての各館をそれぞれ下記第2表
に示す。この中で高温衝撃値は大気中950℃に保持し
た供試体(]Om+nX l0IIIIIIX 50a
+m)のシャルピー衝撃値で示す。
第1表
℃。
℃。
上記した第2表の各館を炭化クロムに対する添加物の添
加量をある範囲に分けてまとめると下記第3表の如くな
る。
加量をある範囲に分けてまとめると下記第3表の如くな
る。
第3表
以上の試験結果から判る如く、炭化クロムに対し添加す
る各種金属の添加量については、それらを少なくとも
0.2重量%用いなければ効果が不足し相対理論密度、
抗折力が小さく一方これらの金属をあまり多く加えその
量が5重量%を越える如くになると焼結性は増し相対理
論密度カシ大とはなるが金属分が多く高温に於ける強度
が低下するのでこれらの金属は0.1〜5.0重量%と
する。
る各種金属の添加量については、それらを少なくとも
0.2重量%用いなければ効果が不足し相対理論密度、
抗折力が小さく一方これらの金属をあまり多く加えその
量が5重量%を越える如くになると焼結性は増し相対理
論密度カシ大とはなるが金属分が多く高温に於ける強度
が低下するのでこれらの金属は0.1〜5.0重量%と
する。
上記した如く本発明のセラミック材料は相対理論密度が
98.0%以上で抗折力が50kg / wn’ と大
であり、鉄族金属だけの高温域での強度低下という欠点
をクロムを添加する事により補っているので特に高温に
さらされ急冷されてもあまりその強度が低下しないとい
う優れた性質を有し、しかも被加熱材たる金属片やその
スケールとの反応性も小なので従来用いられていた様な
特別な冷却設備の必要もなくスキッドレールをはじめと
する急熱、急冷を受けろ様な高温用部材として最適であ
る。
98.0%以上で抗折力が50kg / wn’ と大
であり、鉄族金属だけの高温域での強度低下という欠点
をクロムを添加する事により補っているので特に高温に
さらされ急冷されてもあまりその強度が低下しないとい
う優れた性質を有し、しかも被加熱材たる金属片やその
スケールとの反応性も小なので従来用いられていた様な
特別な冷却設備の必要もなくスキッドレールをはじめと
する急熱、急冷を受けろ様な高温用部材として最適であ
る。
そして特ζこ繊維状金属を用いた試料にあつ°てはその
抗折力、高温での衝撃値の点で著しく大きな値を示し一
層効果的である。
抗折力、高温での衝撃値の点で著しく大きな値を示し一
層効果的である。
第2図〜第4図は、それぞれ本発明のセラミ・ツク材料
にてスキッドレール耐熱台を製し、スキ1ドを構成した
例を示す。第2図は、水冷スキ・ソドバイプ(2)に敷
設された耐熱合金製スキントレール(3)の上面に本発
明のセラミック材料からなる板状の耐熱台(4−1)を
設けてスキッドを構成し、これに金属片tS>を載置す
るようにしたものである。スキッドレール(3)に対す
る耐熱台+4−11の固定は、図示のように適当な係止
具(5)を介添さればよい。第3図は、本発明のセラミ
1.り材料にてレール状の#4熱台(4−2)を形成し
、とわを直接スキッドパイプ(2)の上面に敷設し係止
具(6)で支持してスキッドを構成した例である。この
場合、耐熱台(4−21とスキッドパイプ(2) との
直接々触をさけろために、第4図に示すように、例えば
セラミックファイバーなどからなる断熱材層(7)を介
在させ、その上に耐熱台(4−2)を敷設することも好
ましいことである。
にてスキッドレール耐熱台を製し、スキ1ドを構成した
例を示す。第2図は、水冷スキ・ソドバイプ(2)に敷
設された耐熱合金製スキントレール(3)の上面に本発
明のセラミック材料からなる板状の耐熱台(4−1)を
設けてスキッドを構成し、これに金属片tS>を載置す
るようにしたものである。スキッドレール(3)に対す
る耐熱台+4−11の固定は、図示のように適当な係止
具(5)を介添さればよい。第3図は、本発明のセラミ
1.り材料にてレール状の#4熱台(4−2)を形成し
、とわを直接スキッドパイプ(2)の上面に敷設し係止
具(6)で支持してスキッドを構成した例である。この
場合、耐熱台(4−21とスキッドパイプ(2) との
直接々触をさけろために、第4図に示すように、例えば
セラミックファイバーなどからなる断熱材層(7)を介
在させ、その上に耐熱台(4−2)を敷設することも好
ましいことである。
以上述べて来た如く、本発明の耐熱セラミラフ材料は、
抗折力が大で、しかも高温熱衛撃値に優れており、かつ
断熱性に富む為にそれを例えばスキッドレールそのもの
、あるいはスキッドレール用耐熱台の如き用途に使用し
た場合に十分に酎え得、しかも被加熱材と当接しても該
当接部から熱を奪うという事が無い為に、該被加熱材の
局部的な冷却に伴う温度むらを生せしめる事なく均一加
熱を達成する事が出来る。従って温度むらを緩和する為
に従来行っていた様に在炉時間を長くする必要がなく、
かつスキッドレールを介して冷却水系が外部へ運び去る
熱量も減少するので作業能率の向上及び熱使用量の減少
が図れるものである。
抗折力が大で、しかも高温熱衛撃値に優れており、かつ
断熱性に富む為にそれを例えばスキッドレールそのもの
、あるいはスキッドレール用耐熱台の如き用途に使用し
た場合に十分に酎え得、しかも被加熱材と当接しても該
当接部から熱を奪うという事が無い為に、該被加熱材の
局部的な冷却に伴う温度むらを生せしめる事なく均一加
熱を達成する事が出来る。従って温度むらを緩和する為
に従来行っていた様に在炉時間を長くする必要がなく、
かつスキッドレールを介して冷却水系が外部へ運び去る
熱量も減少するので作業能率の向上及び熱使用量の減少
が図れるものである。
第1図は従来の加熱炉炉床の断面図、第2図〜第4図は
それぞれ本発明の耐熱セラミック材料による耐熱台の使
用形態を示す要部の断面図。 図中、 (1):被加熱材たる金属片C2);スキッ
ドパイプ (3): スキッドレール +4−1! 、 +4−2+ 。 (4−3) i耐熱台 特許出願人 久保田鉄工株式会社 (他1名) 代 理 人 有 吉 教 哨第1図 第2図 第3図 第4図 福岡市南区清水2丁目20番31号 手続補正書彷式) 乙 −l 昭掴8年邊月i日 特許庁長官若 杉 和夫 殿 1、事件の表示 昭和57年 特 許 願 第215941号2、発
明 の名称 面JrrI4用ヒラミック材料3、補正を
する者 事件との関係 む tト 出願人住所 氏名 久保田鉄工株式会社 (外1名)4、代 理 人 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 1、事件の表示 昭fast年 fl#F[Mzss94s号2、発明の
名称 耐熱用セラミック材料 4゜補正をする者 事件との関係 特 許 出願人 住所 氏名 久保田鉄工株式会社 (他1名)4、代理人 住所 福岡市博多区博多駅東1丁目10−27氏名 +
84291 弁理士 有 吉 教 晴5、補正命令
の日付 昭和 年 月 日6、補正の対象 明細書 一 (1)、第2頁第5行目及び第7行目の「スキレッドレ
ール」を、「スキッドレール」に補正する。 (2)、#113頁第11行目のrO,2Jを、「01
」に補正する。 (3)、第14頁第1行目の「^渇に 」から第2行目
の「 という」までを、「Pi渇衝撃値に」に補正する
。 (4)、第14頁第18行目の「介添さ」を、「介添さ
せ」に補正する。 (511第15頁第9行目の「高温熱」を、「IS渇」
に補正する。 (6)、第16頁第5行目のr(1)Jを、「(S」に
補正する。
それぞれ本発明の耐熱セラミック材料による耐熱台の使
用形態を示す要部の断面図。 図中、 (1):被加熱材たる金属片C2);スキッ
ドパイプ (3): スキッドレール +4−1! 、 +4−2+ 。 (4−3) i耐熱台 特許出願人 久保田鉄工株式会社 (他1名) 代 理 人 有 吉 教 哨第1図 第2図 第3図 第4図 福岡市南区清水2丁目20番31号 手続補正書彷式) 乙 −l 昭掴8年邊月i日 特許庁長官若 杉 和夫 殿 1、事件の表示 昭和57年 特 許 願 第215941号2、発
明 の名称 面JrrI4用ヒラミック材料3、補正を
する者 事件との関係 む tト 出願人住所 氏名 久保田鉄工株式会社 (外1名)4、代 理 人 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 1、事件の表示 昭fast年 fl#F[Mzss94s号2、発明の
名称 耐熱用セラミック材料 4゜補正をする者 事件との関係 特 許 出願人 住所 氏名 久保田鉄工株式会社 (他1名)4、代理人 住所 福岡市博多区博多駅東1丁目10−27氏名 +
84291 弁理士 有 吉 教 晴5、補正命令
の日付 昭和 年 月 日6、補正の対象 明細書 一 (1)、第2頁第5行目及び第7行目の「スキレッドレ
ール」を、「スキッドレール」に補正する。 (2)、#113頁第11行目のrO,2Jを、「01
」に補正する。 (3)、第14頁第1行目の「^渇に 」から第2行目
の「 という」までを、「Pi渇衝撃値に」に補正する
。 (4)、第14頁第18行目の「介添さ」を、「介添さ
せ」に補正する。 (511第15頁第9行目の「高温熱」を、「IS渇」
に補正する。 (6)、第16頁第5行目のr(1)Jを、「(S」に
補正する。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、鉄、コバルト、ニッケルから選ばれる1種以上が0
.1〜5重景重量クロムが0.1〜5重量%、残部が炭
化クロムなる組成の耐熱用セラミック材料。 2、鉄、ニッケル、クロムの少なくとも1糎が繊維状で
ある特許請求の範囲第1項記載の#4熱用セラミック材
料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21594182A JPS59107058A (ja) | 1982-12-09 | 1982-12-09 | 耐熱用セラミツク材料 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21594182A JPS59107058A (ja) | 1982-12-09 | 1982-12-09 | 耐熱用セラミツク材料 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59107058A true JPS59107058A (ja) | 1984-06-21 |
JPH031369B2 JPH031369B2 (ja) | 1991-01-10 |
Family
ID=16680791
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21594182A Granted JPS59107058A (ja) | 1982-12-09 | 1982-12-09 | 耐熱用セラミツク材料 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59107058A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60200948A (ja) * | 1984-03-23 | 1985-10-11 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 加熱炉の支持部材用複合材料 |
JPH02131543U (ja) * | 1989-03-31 | 1990-11-01 | ||
JPH02131542U (ja) * | 1989-03-31 | 1990-11-01 | ||
JPH0322050U (ja) * | 1989-07-14 | 1991-03-06 | ||
JPH0374648U (ja) * | 1989-11-17 | 1991-07-26 | ||
JPH0374650U (ja) * | 1989-11-17 | 1991-07-26 | ||
JPH0374649U (ja) * | 1989-11-17 | 1991-07-26 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS51100943A (ja) * | 1975-01-31 | 1976-09-06 | Union Carbide Corp | Hifukusoseibutsu |
JPS5638259A (en) * | 1979-09-07 | 1981-04-13 | Toppan Printing Co Ltd | Manufacture of smoothly planed board |
-
1982
- 1982-12-09 JP JP21594182A patent/JPS59107058A/ja active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS51100943A (ja) * | 1975-01-31 | 1976-09-06 | Union Carbide Corp | Hifukusoseibutsu |
JPS5638259A (en) * | 1979-09-07 | 1981-04-13 | Toppan Printing Co Ltd | Manufacture of smoothly planed board |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60200948A (ja) * | 1984-03-23 | 1985-10-11 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 加熱炉の支持部材用複合材料 |
JPH02131543U (ja) * | 1989-03-31 | 1990-11-01 | ||
JPH02131542U (ja) * | 1989-03-31 | 1990-11-01 | ||
JPH0322050U (ja) * | 1989-07-14 | 1991-03-06 | ||
JPH0374648U (ja) * | 1989-11-17 | 1991-07-26 | ||
JPH0374650U (ja) * | 1989-11-17 | 1991-07-26 | ||
JPH0374649U (ja) * | 1989-11-17 | 1991-07-26 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH031369B2 (ja) | 1991-01-10 |
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