JPS59205413A - 熱処理炉用ロ−ル - Google Patents
熱処理炉用ロ−ルInfo
- Publication number
- JPS59205413A JPS59205413A JP58077974A JP7797483A JPS59205413A JP S59205413 A JPS59205413 A JP S59205413A JP 58077974 A JP58077974 A JP 58077974A JP 7797483 A JP7797483 A JP 7797483A JP S59205413 A JPS59205413 A JP S59205413A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- roll
- heat
- resistance
- heat treatment
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/0006—Details, accessories not peculiar to any of the following furnaces
- C21D9/0012—Rolls; Roll arrangements
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
- Tunnel Furnaces (AREA)
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】
本発明は熱処理炉用ロール、特に各種金属板、例えば珪
素鋼板、ステンレス板、アルミニウム板・その地合金板
、銅およびその合金板等の熱処理において、雰囲気温度
３００〜１２００℃の範囲で好適に使用しうる熱処理炉
用ロールに関するものである。
素鋼板、ステンレス板、アルミニウム板・その地合金板
、銅およびその合金板等の熱処理において、雰囲気温度
３００〜１２００℃の範囲で好適に使用しうる熱処理炉
用ロールに関するものである。
従来、この種の熱処理炉用ロールとしては、（１）
高クロム、高ニツケル含有の耐熱合金製ロールを水冷又
は非水冷で直接被熱処理材を支持し、搬送に用いる金属
ロール、 （２） 前記（１）の耐熱合金製ロールの寿命延長を
目的として、耐熱合金製ロール表面にＡｔ２０５ ＋Ｚ
ｒＯ２、５ｉ０２ 、ＳＩＣ等のセラミックスｋ 浴Ｎ
’Ｖ覆したもの、又はセラミック、セラミックファイ
バーをスリーブ状にして、被熱処理材を支持し搬送に用
いるセラミックロール、（３）黒鉛又は黒鉛質繊維をス
リーブ状にして被熱処理材を支持し、搬送に用いるカー
ゼンロール、 等が考案され、使用されている。
高クロム、高ニツケル含有の耐熱合金製ロールを水冷又
は非水冷で直接被熱処理材を支持し、搬送に用いる金属
ロール、 （２） 前記（１）の耐熱合金製ロールの寿命延長を
目的として、耐熱合金製ロール表面にＡｔ２０５ ＋Ｚ
ｒＯ２、５ｉ０２ 、ＳＩＣ等のセラミックスｋ 浴Ｎ
’Ｖ覆したもの、又はセラミック、セラミックファイ
バーをスリーブ状にして、被熱処理材を支持し搬送に用
いるセラミックロール、（３）黒鉛又は黒鉛質繊維をス
リーブ状にして被熱処理材を支持し、搬送に用いるカー
ゼンロール、 等が考案され、使用されている。
しかしながら、これらいずれの炉内ロールにおいても、
希望する特性をすべて満足するに至っていない。即ち、
水冷金属ロールにおいては、ロール表面温度の低下によ
りロールピックアップの発生には効果があるが、水冷に
よる熱量損失が非常に大きくなるという欠点がある。ま
た非水冷金属ロールにおいては、水冷による熱量損失は
解消できるものの炉内温度（ロール温度）が８００℃以
上の高温下においては、ロールピックアップの多発によ
り、被熱処理材に押疵をつける等の品質低下をまねく結
果となる。
希望する特性をすべて満足するに至っていない。即ち、
水冷金属ロールにおいては、ロール表面温度の低下によ
りロールピックアップの発生には効果があるが、水冷に
よる熱量損失が非常に大きくなるという欠点がある。ま
た非水冷金属ロールにおいては、水冷による熱量損失は
解消できるものの炉内温度（ロール温度）が８００℃以
上の高温下においては、ロールピックアップの多発によ
り、被熱処理材に押疵をつける等の品質低下をまねく結
果となる。
前記耐熱合金製ロールのロールピックアップ防止を図る
手段として、耐熱合金製ロール表面に棟種のセラミック
スの溶着被膜を施すかあるいはセラミックスをスリーブ
状にして使用したロールにおいては、セラミックスとし
てＳｉＣを用いた場合、特に８００℃以上の高温焼鈍を
必要とする珪素毎、ステンレス鋼のストリップにおいて
ロール表面上に鉄粉もしくは鉄酸化物粉体が付着し、被
熱処理材に疵をつけるロールピックアップが発生しやす
い。この傾向は、還元性の雰囲気中において著しい発生
となる。
手段として、耐熱合金製ロール表面に棟種のセラミック
スの溶着被膜を施すかあるいはセラミックスをスリーブ
状にして使用したロールにおいては、セラミックスとし
てＳｉＣを用いた場合、特に８００℃以上の高温焼鈍を
必要とする珪素毎、ステンレス鋼のストリップにおいて
ロール表面上に鉄粉もしくは鉄酸化物粉体が付着し、被
熱処理材に疵をつけるロールピックアップが発生しやす
い。この傾向は、還元性の雰囲気中において著しい発生
となる。
また、炭素質スリーブを用いた場合は、炉内のわずかな
酸素や水蒸気によって酸化損耗が進行し面１用性か低下
するため炉内を非酸化性雰囲気にしなければならず煩雑
な操作が要求され、か゛り装置コストが高くなると同時
に炭素質スリーブの使用範囲が非酸化性雰囲気に限定さ
れる。
酸素や水蒸気によって酸化損耗が進行し面１用性か低下
するため炉内を非酸化性雰囲気にしなければならず煩雑
な操作が要求され、か゛り装置コストが高くなると同時
に炭素質スリーブの使用範囲が非酸化性雰囲気に限定さ
れる。
さらに、Ａｔ２０ｘ ’Ｒ＋ ｚｒｏ２質等セラミック
スの溶着被膜を施したロールの場合、熱膨張係数が大き
く熱処理炉の急速な昇温あるいは炉温変動を生じた場合
、スポーリング性破壊やクラックの発生による耐用性の
低下を起こす。また、特公昭５７−８８４７公報等で提
案されている溶融５ｉ０２質スリーブは熱膨張係数が小
さいため、耐スフＪ＠ ＩＪング抵抗は大きいが１０
００℃以上で畏時間使用すると溶融５ｔｏ２質の結晶形
態は、非晶質から結晶化が進み、低膨張性を失い耐久性
がなくなる。また製造過程における焼成においても結晶
形態から１０００℃以下の温度でしか焼成できないため
、焼成後の溶融５１０２質スリーブは低強度であり、研
削による平滑度が出しにくいこと、また使用中に機械的
新盤で破壊しやすい等の問題がある。
スの溶着被膜を施したロールの場合、熱膨張係数が大き
く熱処理炉の急速な昇温あるいは炉温変動を生じた場合
、スポーリング性破壊やクラックの発生による耐用性の
低下を起こす。また、特公昭５７−８８４７公報等で提
案されている溶融５ｉ０２質スリーブは熱膨張係数が小
さいため、耐スフＪ＠ ＩＪング抵抗は大きいが１０
００℃以上で畏時間使用すると溶融５ｔｏ２質の結晶形
態は、非晶質から結晶化が進み、低膨張性を失い耐久性
がなくなる。また製造過程における焼成においても結晶
形態から１０００℃以下の温度でしか焼成できないため
、焼成後の溶融５１０２質スリーブは低強度であり、研
削による平滑度が出しにくいこと、また使用中に機械的
新盤で破壊しやすい等の問題がある。
このような実情に鑑み、本発明は耐ロールピックアツプ
性および耐スポーリング性に優れ、しかも高強度を有し
かつ高温においても高耐用性を発現する熱処理炉用ロー
ルを提供しようとするものであシ、その特徴とするとこ
ろは、高温雰囲気の熱処理炉内で被熱処理材を支持し、
搬送する炉内ロールにおいて、金属板を支持する面にＡ
ｔ２０５・ＴｉＯ□セラミックス層を有する熱処理炉用
ロールにある。
性および耐スポーリング性に優れ、しかも高強度を有し
かつ高温においても高耐用性を発現する熱処理炉用ロー
ルを提供しようとするものであシ、その特徴とするとこ
ろは、高温雰囲気の熱処理炉内で被熱処理材を支持し、
搬送する炉内ロールにおいて、金属板を支持する面にＡ
ｔ２０５・ＴｉＯ□セラミックス層を有する熱処理炉用
ロールにある。
以下、本発明について詳述する。
粉末の焼結により製造したｈｔ２ｏ５・ＴｌＯ２とＺｒ
Ｏ２゜Ａｔ２０５ 、 ＭｇＯ・Ａｔ２０５・５ｉ０２
＋溶融５Ｉ０２とのロールピックアツプ性を調査した。
Ｏ２゜Ａｔ２０５ 、 ＭｇＯ・Ａｔ２０５・５ｉ０２
＋溶融５Ｉ０２とのロールピックアツプ性を調査した。
以下にロールピックアツプ性の試験方法とその結果につ
いて述べる。
いて述べる。
表−１
試験片は５０ Ｘ ５０ ｍｌの厚み１０朋の平板状で
あり、表１に示すように篇１〜Ａ５までの各種セラミッ
クス材料を用意した。平板２枚の５０Ｘ５０關の面間に
ピックアップ原料である鉄酸化物粉末をのせて重ね合わ
せ、その上にＩ Ｋ９７ｃｍ２の荷重を加え、史にピッ
クアップ原料と２枚の平板がこすり合わされるような動
きを与える。この様な試験装置ｉ’Ｊを雰囲気制御可能
な電気炉中に設置するものである。
あり、表１に示すように篇１〜Ａ５までの各種セラミッ
クス材料を用意した。平板２枚の５０Ｘ５０關の面間に
ピックアップ原料である鉄酸化物粉末をのせて重ね合わ
せ、その上にＩ Ｋ９７ｃｍ２の荷重を加え、史にピッ
クアップ原料と２枚の平板がこすり合わされるような動
きを与える。この様な試験装置ｉ’Ｊを雰囲気制御可能
な電気炉中に設置するものである。
ロールピックアツプ性の試験は雰囲気温Ｊ蔓１０００Ｃ
Ｈ２（１０％）−Ｎ２（９０％）雰囲気で５時間行ない
、試験後試料を取出してビックアソｆを発生している部
分の面積を画像解析装置を用いて測定する。
Ｈ２（１０％）−Ｎ２（９０％）雰囲気で５時間行ない
、試験後試料を取出してビックアソｆを発生している部
分の面積を画像解析装置を用いて測定する。
この値を２枚の試験片面Ｆ’ｔ （５０Ｘ ５０ ｍｍ
）で割算したピックアップ面積の割合をもってピック
アップ発生率とした。
）で割算したピックアップ面積の割合をもってピック
アップ発生率とした。
ピックアップ発生率を第１図に示した。第１図において
、ピックアップ発生率の幅は１ｏ回の試験におけるバラ
ツキを示している。第１図に示した一ピックアップ発生
率の小さい順から塁げるとＡｔ２０３ ’ＴｉＯ２ｒ溶
融５１０２ ＊ ＭｇＯ’ＡＬ２０３” ５ｉ０２ 、
ＺｒＯ２＋Ａｔ２０３の順であり 、Ａ Ａ２０５
・Ｔ ｉＯ２が酸も暖れていることがわかる。このこと
は熱膨張係数の小さなセラミックス材料はどピックアッ
プ発生率の少ないことを示しているがＭｇＯ・Ａ４２０
３・５ｉ０２ではピックアップ発生率は大きくなってい
る。また、熱膨張係数の大きいＺｒＯ２＋ Ａｔ２０３
等はピックアップの発生率は大きくなると同時にバラツ
キも大きくなる。さらに、低膨張材料の中で、ピックア
ップ発生率の大小について考えるとビックアッ７０発生
率と浴融点の高低とに関係がある事が判かる。つまりピ
ックアップ発生率の高いＭｇＯ・”２０５・５ｉ０２
の浴融点は１３５０℃、溶融５ｔｏ２ （７）それは１
６００ ℃であるのに対してピックアップ発生率の最も
少ないＡｔ２０３・ＴｉＯ２の溶融点は１８５５℃と低
膨張材料の中で溶融点が最も高いことが判かる。このこ
とは低膨張である特性に付加して溶融点が高いことによ
シ高潟における反応性の低い特性が作用して、ピックア
ップ発生率が低下したものであると考えた。
、ピックアップ発生率の幅は１ｏ回の試験におけるバラ
ツキを示している。第１図に示した一ピックアップ発生
率の小さい順から塁げるとＡｔ２０３ ’ＴｉＯ２ｒ溶
融５１０２ ＊ ＭｇＯ’ＡＬ２０３” ５ｉ０２ 、
ＺｒＯ２＋Ａｔ２０３の順であり 、Ａ Ａ２０５
・Ｔ ｉＯ２が酸も暖れていることがわかる。このこと
は熱膨張係数の小さなセラミックス材料はどピックアッ
プ発生率の少ないことを示しているがＭｇＯ・Ａ４２０
３・５ｉ０２ではピックアップ発生率は大きくなってい
る。また、熱膨張係数の大きいＺｒＯ２＋ Ａｔ２０３
等はピックアップの発生率は大きくなると同時にバラツ
キも大きくなる。さらに、低膨張材料の中で、ピックア
ップ発生率の大小について考えるとビックアッ７０発生
率と浴融点の高低とに関係がある事が判かる。つまりピ
ックアップ発生率の高いＭｇＯ・”２０５・５ｉ０２
の浴融点は１３５０℃、溶融５ｔｏ２ （７）それは１
６００ ℃であるのに対してピックアップ発生率の最も
少ないＡｔ２０３・ＴｉＯ２の溶融点は１８５５℃と低
膨張材料の中で溶融点が最も高いことが判かる。このこ
とは低膨張である特性に付加して溶融点が高いことによ
シ高潟における反応性の低い特性が作用して、ピックア
ップ発生率が低下したものであると考えた。
次に、温度変化に対する耐スポーリング性について述べ
る。実際の熱処理炉においては操業を開始する際の昇温
、トラブル発生時の火止めに伴なう降温あるいは温度変
動、さらには、操業条件の変ψに伴なう温度変動等、温
度変動が発生する多くの要因があり、熱処理炉設備はこ
の温度変動に十分対応できるものでなければならない。
る。実際の熱処理炉においては操業を開始する際の昇温
、トラブル発生時の火止めに伴なう降温あるいは温度変
動、さらには、操業条件の変ψに伴なう温度変動等、温
度変動が発生する多くの要因があり、熱処理炉設備はこ
の温度変動に十分対応できるものでなければならない。
この機能は炉内において被熱処理材を搬送する熱処理炉
用ロールにおいても必要とされロール材料として十分な
耐用性をもつためには温度変動時の損傷を極力少なくす
ることが必要となる。言い換えると耐ス、Ｊ５ ９ング
抵抗の大きいロール材料でなければ耐ス、ｊ？−リング
性の試験方法は１００Ｘ１００Ｘ２０龍の試料片を電気
炉で１１００℃まで加熱した後、大気中に取シ出して試
料温度が３００℃になるまで空冷する。この加熱、冷却
の操作を２０回繰り返して、クラックの発生、剥離等を
観、察した。
用ロールにおいても必要とされロール材料として十分な
耐用性をもつためには温度変動時の損傷を極力少なくす
ることが必要となる。言い換えると耐ス、Ｊ５ ９ング
抵抗の大きいロール材料でなければ耐ス、ｊ？−リング
性の試験方法は１００Ｘ１００Ｘ２０龍の試料片を電気
炉で１１００℃まで加熱した後、大気中に取シ出して試
料温度が３００℃になるまで空冷する。この加熱、冷却
の操作を２０回繰り返して、クラックの発生、剥離等を
観、察した。
その結果を表−２に示した。
表−２に示すようにＺ ｒ Ｏ２＋ Ａｌ−２０５等、
熱膨張係数の大きい材料では少数回のスポーリング性試
験において破壊が生じるが、低膨張材料であるＭｇＯ・
Ａｔ２０３・ＳｉＯ２，溶融８１０２ ｒ Ａｌ２Ｏ５
・ＴｉＯ２は２０回の試験においてもクラック発生、剥
離等は生じなかつた。
熱膨張係数の大きい材料では少数回のスポーリング性試
験において破壊が生じるが、低膨張材料であるＭｇＯ・
Ａｔ２０３・ＳｉＯ２，溶融８１０２ ｒ Ａｌ２Ｏ５
・ＴｉＯ２は２０回の試験においてもクラック発生、剥
離等は生じなかつた。
次に高温雰囲気で長時間使用する場合の変化を調査した
。試験法は１００Ｘ１００Ｘ２０１１１１の試験片を１
１５０℃に加熱保持し、１０００時間保持し、徐冷して
外観変化、鉱物組成の変化等を調査した。
。試験法は１００Ｘ１００Ｘ２０１１１１の試験片を１
１５０℃に加熱保持し、１０００時間保持し、徐冷して
外観変化、鉱物組成の変化等を調査した。
その結果を表−３に示した。
表−３高温長時間の暴露試験結果
ペー３に示したように％ ＺｒＯ２＋ Ａｚ２０５＋
ＭｇＯ’Ａｔ２０．・５１０２ ＋ Ａｔ２０３・’ｒ
ｔｏ２は結晶 能の変化は認められないが、溶融５１０
２は、外観観察において微細なりラックが発生し、Ｘ線
回折結果によれば、試験前には非晶質であったものが試
験後においては結晶化が進み、クリストバライトになっ
ていた。
ＭｇＯ’Ａｔ２０．・５１０２ ＋ Ａｔ２０３・’ｒ
ｔｏ２は結晶 能の変化は認められないが、溶融５１０
２は、外観観察において微細なりラックが発生し、Ｘ線
回折結果によれば、試験前には非晶質であったものが試
験後においては結晶化が進み、クリストバライトになっ
ていた。
この結晶化により、１１５０℃における熱膨張率は約３
倍に変化し、耐スポーリング性が低下するとと、結晶化
によシミクロ構造の変化があり、組織が劣化する等から
１１５０℃以上での長時間使用に耐えない結果になった
ものと考えた。
倍に変化し、耐スポーリング性が低下するとと、結晶化
によシミクロ構造の変化があり、組織が劣化する等から
１１５０℃以上での長時間使用に耐えない結果になった
ものと考えた。
以上記述したように、熱処理炉用ロールとして必要不可
欠な特性である、耐ロールピックアツプ性、耐スポーリ
ング性、高温長時間の使用における結晶変化等を比較検
討した結果を表−４に示す。
欠な特性である、耐ロールピックアツプ性、耐スポーリ
ング性、高温長時間の使用における結晶変化等を比較検
討した結果を表−４に示す。
○：良 Δ：やや良 Ｘ：不良
表−４の結果が示すように、各特性において、Ａｔ２０
３・５ｉ０２が優れた材質であることが判明した。
３・５ｉ０２が優れた材質であることが判明した。
このことは既に述べたように、Ａｔ２０５・Ｔ ｉ Ｏ
２が結晶構造の特界性（Ｃ軸方向のみ熱膨張係数が負の
値を示す。）から熱膨張係数が小さい事と同時に溶融点
が使用温度よシも高いことの相乗効果により、高温雰囲
気においても、耐ロールピックアツプ性の高い好結果を
示したものと考える。
２が結晶構造の特界性（Ｃ軸方向のみ熱膨張係数が負の
値を示す。）から熱膨張係数が小さい事と同時に溶融点
が使用温度よシも高いことの相乗効果により、高温雰囲
気においても、耐ロールピックアツプ性の高い好結果を
示したものと考える。
なお、本結果はセラミックス焼結体のみでなく、耐熱合
金の表面に溶着被膜を形成する方法においても同様であ
る。
金の表面に溶着被膜を形成する方法においても同様であ
る。
次に本発明の実施例について説明する。
実施例
Ａｔ２０５・Ｔ ｉ Ｏ２の焼結体スリーブをロール軸
に装着したロールを、実際の鋼板熱処理炉（温度８００
〜１ｉｏｏ℃、 Ｎ２−Ｎ２−Ｎ２０雰囲気）で１５０
０時間使用した結果全抄−５に示す。
に装着したロールを、実際の鋼板熱処理炉（温度８００
〜１ｉｏｏ℃、 Ｎ２−Ｎ２−Ｎ２０雰囲気）で１５０
０時間使用した結果全抄−５に示す。
なお比較として溶融５ｉＯ７，ＭｇＯ・Ａｔ２０３・５
ｔ０２＋Ａｔ２０３の焼結体スリーブをロール軸に装着
したロールを同一条件下で使用したので、その結果も表
−５に併記した。
ｔ０２＋Ａｔ２０３の焼結体スリーブをロール軸に装着
したロールを同一条件下で使用したので、その結果も表
−５に併記した。
表−５実炉試験結果
上記実施例の如く、本発明のロールは耐ロールピックア
ツプ性に優秀な成績を示し、ロール令命延長に大きく貢
献したことがわかる。
ツプ性に優秀な成績を示し、ロール令命延長に大きく貢
献したことがわかる。
第１図は各試験片のビックアッｆ＠生４を示すグラフで
ある。
ある。
Claims (1)
- 金属板を支持する面にＡｚ２ｏ３・Ｔ ｉ Ｏ２セラミ
ックス層を有する熱処理炉用ロール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58077974A JPS59205413A (ja) | 1983-05-02 | 1983-05-02 | 熱処理炉用ロ−ル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58077974A JPS59205413A (ja) | 1983-05-02 | 1983-05-02 | 熱処理炉用ロ−ル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59205413A true JPS59205413A (ja) | 1984-11-21 |
| JPS6116409B2 JPS6116409B2 (ja) | 1986-04-30 |
Family
ID=13648867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58077974A Granted JPS59205413A (ja) | 1983-05-02 | 1983-05-02 | 熱処理炉用ロ−ル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59205413A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61153227A (ja) * | 1984-12-27 | 1986-07-11 | Kawasaki Steel Corp | 連続式熱処理炉用セラミツクスロ−ル |
| JPS61245829A (ja) * | 1985-04-23 | 1986-11-01 | Mitsui Toatsu Chem Inc | 混練ロ−ル |
-
1983
- 1983-05-02 JP JP58077974A patent/JPS59205413A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61153227A (ja) * | 1984-12-27 | 1986-07-11 | Kawasaki Steel Corp | 連続式熱処理炉用セラミツクスロ−ル |
| JPS61245829A (ja) * | 1985-04-23 | 1986-11-01 | Mitsui Toatsu Chem Inc | 混練ロ−ル |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6116409B2 (ja) | 1986-04-30 |
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