JPS59107971A - 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
- JPS59107971A JPS59107971A JP57215940A JP21594082A JPS59107971A JP S59107971 A JPS59107971 A JP S59107971A JP 57215940 A JP57215940 A JP 57215940A JP 21594082 A JP21594082 A JP 21594082A JP S59107971 A JPS59107971 A JP S59107971A
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- Japan
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- ceramic material
- skid
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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、均熱炉、焼鈍炉などの高温界Ｈ気で使
用される耐熱層セラミック材料に関する。
用される耐熱層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、Ｆ（Ｆｌ 内）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
止する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（Ｓ）
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、Ｆ（Ｆｌ 内）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
止する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（Ｓ）
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（Ｓ）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（Ｚｒ０２）系、ア
ルミナ （ＡＩ、Ｏｊ）系、窒化ケイ素（Ｓｔ７Ｎ＋）
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（Ｚｒ０２）系、ア
ルミナ （ＡＩ、Ｏｊ）系、窒化ケイ素（Ｓｔ７Ｎ＋）
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高温雰囲気では、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１／３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高温雰囲気では、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１／３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
とし特にその耐酸化性を高めた材料を提供せんとするも
のであり、その要旨は酸化アルミニウム、酸化クロム、
酸化ケイ素、酸化マグネシウムから選ばれる１種以上が
０．２〜１０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、この場合に酸化アルミニウム
、酸化ケイ素、酸化マグネシウ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
を太き（向上せしめるのてより好ましいものである。
とし特にその耐酸化性を高めた材料を提供せんとするも
のであり、その要旨は酸化アルミニウム、酸化クロム、
酸化ケイ素、酸化マグネシウムから選ばれる１種以上が
０．２〜１０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、この場合に酸化アルミニウム
、酸化ケイ素、酸化マグネシウ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
を太き（向上せしめるのて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、
ホットプレス法あるいは熱間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−’ 〜１０−’
ｔｏｒｒ、温度１３００〜１５００℃、ホットプレス法
の場合加圧力５０〜３ｓｏｋｇ／ｃ＋ｔ、１度１３５０
〜１５５０℃、又熱間等方圧加圧焼結法の場合には圧力
５００ｋｇ ／ ｃＪ１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
ｍ以下の微細粉末を使用するのが望ましい。
配合しその後公知の焼結方法、即ちコールドプレス法、
ホットプレス法あるいは熱間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−’ 〜１０−’
ｔｏｒｒ、温度１３００〜１５００℃、ホットプレス法
の場合加圧力５０〜３ｓｏｋｇ／ｃ＋ｔ、１度１３５０
〜１５５０℃、又熱間等方圧加圧焼結法の場合には圧力
５００ｋｇ ／ ｃＪ１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
ｍ以下の微細粉末を使用するのが望ましい。
次に本発明材料を開発するに至った試験並び番こその結
果を示す。即ち、 純度９９゜９％で粒度が５μＩ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（こ示す割合に混合し
たもの１００重量部に対し〕（ラフインを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Ｎ
ｏ、 ７ 、８ 、’ ９ 、２０．２１．２２．２８
ｐ２９、３０．３３．３５の場合には原料として直径９
μｍの＾１，０３ｍ維、１０μｍの５ｉＯｚ繊維あるし
）（よ２０μｍのＭ２Ｏｍ維を用い（これらのものは該
当ＮＯの下（こアンダーラインｒ−Ｊを付してｂ）る）
、その他のものについてはすべて粉末状物を用し）た。
果を示す。即ち、 純度９９゜９％で粒度が５μＩ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（こ示す割合に混合し
たもの１００重量部に対し〕（ラフインを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Ｎ
ｏ、 ７ 、８ 、’ ９ 、２０．２１．２２．２８
ｐ２９、３０．３３．３５の場合には原料として直径９
μｍの＾１，０３ｍ維、１０μｍの５ｉＯｚ繊維あるし
）（よ２０μｍのＭ２Ｏｍ維を用い（これらのものは該
当ＮＯの下（こアンダーラインｒ−Ｊを付してｂ）る）
、その他のものについてはすべて粉末状物を用し）た。
この様にして得た原料を成形圧力１．５トン／ｄで１０
１ｎｍ ｘ３０ｍｍＸ ６ Ｉｎｎに成形し、７８０℃
、１０分間真空中りとて予備焼結をし、次いで真空中１
４５０℃、６０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＠種焼体についての相対
理論密度、抗折力、粒度、熱伝導率及び耐酸化性につＬ
）での各値をそれぞれ下記第２表に示す。この中で熱伝
導率は真空中８００℃でレーザーフラッシュ法により測
定し、耐酸化性は供試体を１３００℃の大気中に１時間
放置しその時の単位面積当たりの重量減少量を測定した
。
１ｎｍ ｘ３０ｍｍＸ ６ Ｉｎｎに成形し、７８０℃
、１０分間真空中りとて予備焼結をし、次いで真空中１
４５０℃、６０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＠種焼体についての相対
理論密度、抗折力、粒度、熱伝導率及び耐酸化性につＬ
）での各値をそれぞれ下記第２表に示す。この中で熱伝
導率は真空中８００℃でレーザーフラッシュ法により測
定し、耐酸化性は供試体を１３００℃の大気中に１時間
放置しその時の単位面積当たりの重量減少量を測定した
。
第１表
第２表
上記した第２表の各値を炭化クロムに対する添加酸化物
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。
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。
第３表
以上の試験結果から判る如く、炭化クロムに添加する各
種酸化物の量が０．２重量％未満てはその効果が少ない
為に相対理論密度が上がらず、熱伝導率はやや高過ぎ、
又耐酸化性に劣るし、逆にこの酸化物が多量すぎて１０
重量％を越えると熱伝導率は小で好ましいのだが相対理
論密度が９６．９％以下で抗折力も３９ｋｇ／ｍｍ
以下と小さく機械的強度上問題があるし、又酸化減量が
多くなるのでその添加範囲は０．２〜１０重量％とする
。
種酸化物の量が０．２重量％未満てはその効果が少ない
為に相対理論密度が上がらず、熱伝導率はやや高過ぎ、
又耐酸化性に劣るし、逆にこの酸化物が多量すぎて１０
重量％を越えると熱伝導率は小で好ましいのだが相対理
論密度が９６．９％以下で抗折力も３９ｋｇ／ｍｍ
以下と小さく機械的強度上問題があるし、又酸化減量が
多くなるのでその添加範囲は０．２〜１０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
９７．０％以上で抗折力が４０ｋｇハ♂ と大てあり、
断熱性に優れ、高温に加熱されても殆ど酸化しないとい
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、急冷を受ける様な高温用部材として最適であ
る。そして特に繊維状酸化物を用いた試料にあってはそ
の抗折力は著しく大きな値を示し一層効果的である。
９７．０％以上で抗折力が４０ｋｇハ♂ と大てあり、
断熱性に優れ、高温に加熱されても殆ど酸化しないとい
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、急冷を受ける様な高温用部材として最適であ
る。そして特に繊維状酸化物を用いた試料にあってはそ
の抗折力は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ック材料に
てスキッドレール耐熱台を製し、スキッドを構成した例
を示す。第２図は、水冷スキッドパイプ（２）に敷設さ
れた耐熱合金製スキッドレール（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（Ｓ）を載置するよ
うにしたものである。スキ・ンドレール（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
ック材料にてレール状の耐熱台（４−２１を形成し、こ
れを直接スキッドパイプ（２１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
触をさけるために、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。
てスキッドレール耐熱台を製し、スキッドを構成した例
を示す。第２図は、水冷スキッドパイプ（２）に敷設さ
れた耐熱合金製スキッドレール（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（Ｓ）を載置するよ
うにしたものである。スキ・ンドレール（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
ック材料にてレール状の耐熱台（４−２１を形成し、こ
れを直接スキッドパイプ（２１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
触をさけるために、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ｔコ如く、本発明の耐熱セラミック材料は
、抗折力が大で、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耐え得、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、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耐え得、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（２）： スキ
ッドパイプ （３）： スキッドレール （４−１１、（４−２） 。 （４−３） ：耐熱台 手続補正書（方司 ６ 斤 昭和５８年４月奸日 特許庁長官宕杉和 夫 殿 １、事件の表示 昭和５７年 待 許 順 第２１５１０号２ 発 明
の名称Ｗ＋Ｊ熱用上用セラミック材料補正をする者 事件との関係 特 許 出願人住所 氏名 久保田鉄工株式会社 （外１名）４代理 人 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 １、事件の表示 昭和５７年 特許願 第２１５９４０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 ６、補正の対象 明細書 （１）、特許請求の範囲を下記の通り補正する。 「１．酸化アルミニウム、酸化り四ム、酸化ケイ素、酸
化マグネシウムから選ばれる１種以上が０．２〜１０重
量％、残部が炭化クロムなる組成の耐熱用セラミ、ツク
材料。 ２、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウム
の少なくとも１種が繊維状である特許請求の範囲第１項
記載の耐熱用セラミック材料。」（２）、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。 （３）、第７頁第５行目〜第７行目までの欄を削除する
。 （４）、第１０頁第５行目の欄を削除する。 （５）、第１２頁第９行目の「介添さ」を「介添させ」
に補正する。 （６）、第１３頁第１６行目のｒ（１）Ｊを、ｒ（Ｓ）
Ｊ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（２）： スキ
ッドパイプ （３）： スキッドレール （４−１１、（４−２） 。 （４−３） ：耐熱台 手続補正書（方司 ６ 斤 昭和５８年４月奸日 特許庁長官宕杉和 夫 殿 １、事件の表示 昭和５７年 待 許 順 第２１５１０号２ 発 明
の名称Ｗ＋Ｊ熱用上用セラミック材料補正をする者 事件との関係 特 許 出願人住所 氏名 久保田鉄工株式会社 （外１名）４代理 人 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 １、事件の表示 昭和５７年 特許願 第２１５９４０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 ６、補正の対象 明細書 （１）、特許請求の範囲を下記の通り補正する。 「１．酸化アルミニウム、酸化り四ム、酸化ケイ素、酸
化マグネシウムから選ばれる１種以上が０．２〜１０重
量％、残部が炭化クロムなる組成の耐熱用セラミ、ツク
材料。 ２、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウム
の少なくとも１種が繊維状である特許請求の範囲第１項
記載の耐熱用セラミック材料。」（２）、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。 （３）、第７頁第５行目〜第７行目までの欄を削除する
。 （４）、第１０頁第５行目の欄を削除する。 （５）、第１２頁第９行目の「介添さ」を「介添させ」
に補正する。 （６）、第１３頁第１６行目のｒ（１）Ｊを、ｒ（Ｓ）
Ｊに補正する。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、酸化アルミニウム、酸化クロム、酸化ケイ素、酸化
マグネシウムから選ばれる１種以上が０．２〜１０重景
％、残部が炭化クロムなる組成の耐熱用セラミック材料
。 ２、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウム
の少なくとも１種が繊維状である特許請求第１項記載の
耐熱用セラミック材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57215940A JPS59107971A (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 |
|---|---|---|---|
| JP57215940A JPS59107971A (ja) | 1982-12-09 | 1982-12-09 | 耐熱用セラミツク材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59107971A true JPS59107971A (ja) | 1984-06-22 |
| JPS63389B2 JPS63389B2 (ja) | 1988-01-06 |
Family
ID=16680776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57215940A Granted JPS59107971A (ja) | 1982-12-09 | 1982-12-09 | 耐熱用セラミツク材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59107971A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6136173A (ja) * | 1984-07-27 | 1986-02-20 | 工業技術院長 | 高温固体潤滑性セラミツクス |
| JPS61215253A (ja) * | 1985-03-19 | 1986-09-25 | 工業技術院長 | 酸化クロム系セラミツクス材料 |
-
1982
- 1982-12-09 JP JP57215940A patent/JPS59107971A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6136173A (ja) * | 1984-07-27 | 1986-02-20 | 工業技術院長 | 高温固体潤滑性セラミツクス |
| JPH0220592B2 (ja) * | 1984-07-27 | 1990-05-09 | Kogyo Gijutsu Incho | |
| JPS61215253A (ja) * | 1985-03-19 | 1986-09-25 | 工業技術院長 | 酸化クロム系セラミツクス材料 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63389B2 (ja) | 1988-01-06 |
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