JPS61157621A - 熱処理炉用ロ−ル - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は熱処理炉用のロールに関し、特に高温雰囲気中
において、張力下で高速通板される鋼帯を支持するのに
好適なロールに関するものである。

（従来の技術） 従来、この種の用途に使用されるセラミックス溶射ロー
ルとしては、特公昭４７−１５１６５号公報にも開示さ
れている如く、Ａｔ２０３　、ＺｒＯ２等のセラミック
ス材料を、耐熱ロール基体の表面に溶射したロールが知
られている。

溶射ロールの場合、従来は凹凸の少ない平滑な表面が望
まれたこと、耐摩耗性を向上させること、更に高温にお
ける接触物質とのぬれ性を低下させること等から緻密な
組織を目指した。

所が、か＼るセラミックス溶射ロールは、熱処理中の鋼
板にすり疵や、かき疵を付けるといった欠点があるのみ
ならず、特に８００℃以上といった高温で熱処理される
用途に用いた場合には、銅帯表面の鉄粉等の付着物がロ
ール表面に堆積し、これが銅帯に押疵を発生させる、い
わゆるビルドアップが発生し、銅帯の商品価値を著しく
低下させていた。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明はセラミックス溶射ロールの上記の問題点を解決
し、特に耐ビルドアップ性にすぐれた熱処理炉用ロール
を提供するものである。

（問題点を解決するだめの手段） 本発明の熱処理炉用ロールは、耐熱ロール基体の表面に
、気孔率が１０〜４０％の範囲に制御されたセラミック
ス又はサーメットの溶射被膜を形成したものである。

周知の如く、ビルドアップの発生は、熱処理中の鋼帯表
面に付着している鉄粉等の微小付着物が鋼帯を支持して
いるロール表面に転写付着して次第に堆積し、雰囲気温
度が高温になる程、この堆積物が焼結しやすくなり、銅
帯のロール接触面に、この堆積物によυ押疵を発生させ
るものである。

従って、ビルドアップ対策としては、ロール表面を、鋼
帯表面に付着している付着物が転写付着し難い材質とす
ること、即ち鉄粉等に対して濡れ性の悪い材料で、ロー
ル表面を構成することが一般的に考えられるが、高温雰
囲気において、耐久性のあるその様な材料は、今の所見
出されていない。

そこで本発明者らは種々検討した結果０、新規な耐ビル
ドアップ性の付与機構を解明し、本発明を完成するに至
ったものである。

即ち、本発明け、ロール基体表面に形成した周知のセラ
ミックス溶射皮膜又はサーメット溶射皮膜において、従
来指向していた緻密化を変更して、その気孔率を所定範
囲に制御することによシ、鋼帯の接触によるミクロ的な
剥離性を付与して、ロール表面にミクロ的な剥離現象を
起させることによシ、鉄粉等の付着堆積を効果的に防止
したものである。

上記ロール表面のミクロ的な剥離現象は、ロール表面に
形成したセラミックス溶射皮膜、サーメット溶射被膜の
気孔率に依存する。この気孔率について種々検討した結
果、気孔率が１０％未満では、適正なミクロ的剥離現象
が得られず、従ってビルドアップ防止効果が十分ではな
い。

−男気孔率が４０％を越えると、溶射施工体の組織が粗
となシ過ぎ、強度が弱くなって、大きな剥離、磨耗が激
しくなう、ロールとして゛実用に耐えないものである。

以上の理由によシ本発明ではロール表面に形成するセラ
ミックス溶射被膜、サーメット溶射被膜の気孔率を１０
〜４０％に限定するものである。

本発明において用いる耐熱ロール基体としては何ら限定
されるものではなく、従来から常用されている例えば耐
熱鋳鋼ロール等を用いる。

次に本発明において使用するセラミックスとしては、１
１００℃以上の温度で耐用するものとして、例えばＡｔ
２０３　（Ｍ、Ｐ２Ｏ５０℃）、ｚｒＯ□（Ｍ、２２６
７７℃）、ＴｌＯ２（Ｍ−Ｐ１Ｏ４０℃）、５ｉＣ（８
２２００℃以上）、ＴｉＯ（Ｍ、Ｐ３１４０℃）、ＷＣ
（Ｍ、Ｐ２Ｏ５０℃）、８１３Ｎ４（８１９００℃以上
）、ＴＩＮＣＭ、２２９５０℃）の単体もしくは化合物
、混合物がある。（Ｍ、Ｐ：融点、Ｓ二分解温度）一方
、サーメットとしては、Ｏｏ、　Ｏｒ、、Ｍｏ、　Ｗ、
Ｓｉから選ばれたメタルと、ＳｉＣ！、Ｓｉ３Ｎ４、Ａ
ｔ２０３．ＺｒＯ２，Ｔｉｅ、ＴｉＮ、ｋｔＮ、　ＷＣ
，ＴｌＯ２系から選ばれたスラミックスからなるサーメ
ットが好ましく、その中で、１１００℃以上の温度で耐
用性のある金属の一例を示せば、例えばＣｏ−０ｒ−Ｎ
ｉ系合金として、ｃｏ、４０″チ、Ｏｒ、２５．０％、
Ｎ１．１５．０％Ｃ１０，１％、Ｍ・、１％、Ｆｅ　　
残がある。

上述のサーメットは金属の延性、熱衝撃抵抗性と、セラ
ミックスの耐火度、高温強度、耐酸化性とを結合しうる
ので、本発明の溶射皮膜をうるに好都合である。

上記セラミックス溶射被膜又はサーメット溶射皮膜に、
気孔を形成する方法としては、この種の分野においてそ
れ自体公知の次の方法を採用するものである。

その方法について以下述べ、る。

溶射の操業に際して操作可能なのは、温度、雰囲気ガス
、粒子速度、ガンの走査速度、ガンと被溶射体の距離等
である。多孔質な溶射体を施工しようとする場合、温度
と粒子速度の影響が大きく、溶射原料粉体を完全に溶か
さず、内部に固体を残し、かつ粒子速度を遅くすると、
被溶射体に衝突する際の変形が少ないため、気孔量、気
孔径の制御が可能となる。

特に粒径の揃った球状粉体を溶射原料として使用するこ
とによシ、大きさの揃った規則的な気孔を形成すること
ができる。粉体の粒度分布が広いと、粒子の熱容量の差
から小粒子は内部まで溶融し、他方大粒子では極〈表面
しか溶融しないので、溶射被膜の組織が不均一になる。

また溶射後の処理によシ、気孔を形成する方法としては
、金属粉末を添加して溶射した後、酸処理して金属を溶
出させる方法や、水に可溶なホウ酸や酸化ホウ素を添加
して溶射した後、熱水で溶出させる方法、あるいは珪酸
塩を添加して溶射した後、アルカリ溶液あるいは希薄フ
ッ酸溶液で溶出させる方法等がある。

ロール基体表面に形成する溶射被膜の厚みについては、
特に限定するものではないが、一般的には５０μｍ〜１
２００μｍが適当である。

実施例１ 直径８００　ｍｍ　の耐熱金属ロールの表面にＺｒＯ系
セラミックスを溶射した。試料１は爆轟法によシコ・−
ティングしたものであシ、厚さは約１００μｍ、気孔率
は１％である。試料２は、セラミックロンドを用いた炎
溶射であシ、°原料の溶融が良く進むため緻密な皮膜が
形成され、その厚さは２００μｍ　である。

試料３はガスプラズマ溶射法で、２０〜３０μｍ　の球
状粉体原料を使用し、温度、粉体飛翔速度を調整して適
正条件を定め施工した。その結果気孔率１０％、厚さ４
００μｍ　の皮膜を形成した。試料４．５は、原料粉体
に銅粉末をそれぞれ１０．２０体体積部加して、溶射施
工した後、酸溶液で銅を溶出させた。

試料４で気孔率４０％、試料５で気孔率５０％、厚さは
両者とも研削により５００μｍ　とした。銅粉末を添加
する場合、銅の沸点を大幅に上まわる温度で溶射すると
気孔の制御が困難になるので、温度制御に注意を払い、
必要以上の高温になるのを防ぐ。生成する気孔量は、粉
体間の空隙と銅の占めていた体積の和であシ、前述の銅
添加量において所定の気孔率を得た。

また、銅粉末添加法を用いなくとも、４０〜５０μｍの
球状粉体を原料として、溶射施工条件を選択することに
よって（も、４０％、５０％の気孔率を得ることができ
る。

このような溶射ロールを用いて、８００℃無酸化雰囲気
中、単位張力０．１Ｋｆ／ｆｆ、２００ｍ／分の通板速
度で熱処理を行った結果を第１表に示す。

気孔率が１０％未満で、緻密な溶射体では摩耗は殆んど
無いが、ビルドアップが発生し易い。また気孔率５０％
以上では、剥離の発生が急速に進み、摩耗が激しい結果
、素地が露出し、ビルドアップが発生する。気孔率１０
％から４０％の範囲内では８ケ月間充分に耐用し、ミク
ロ剥離忙よるビルドアップ発生防止効果が向上し、効果
が大きい。

第　　１　　表 実施例２ 直径８００　ｍｍ　　の耐熱金属ロールの表面に、Ｃ０
−Ｃｒ２Ｏ３系サーメットを溶射した。試料６は粉体速
度４００　ｍ　／　Ｓ以上で溶射したものであり、厚さ
は２００μｍ１気孔率は７％である。試料７はｃｏ　と
Ｏｒ　ｚ　０３の極微粉を造粒して、球状とした２０−
５０μの粉体を、ガスプラズマ溶射したもので、厚さは
５００μｍ　、気孔率は２５％である。試料８はホウ珪
酸の粉体を２０体体積部加して炎溶射後、希薄ソツ酸溶
液でホウ珪酸を溶出した。気孔率は５０％厚さは５００
μｍ　である。

この上うな溶射ロールを用いて、７００℃無酸化雰囲気
中、単位張力０＊Ｉ　Ｋｑ　／　ｙｊ、２００　ｍ７分
の通板速度で熱処理を行った結果を第２表に示す。

気孔率が７％の場合、溶射体の摩耗は殆んど無いが、６
ケ月でビルドアップが発生した。気孔率が５０％では、
５ケ月で摩耗による素地露出が起こり、ビルドアップが
発生し、耐用性に劣る。本発明の範囲に入る気孔率２５
％の場合、耐摩耗性もあり、ミクロ剥離が起こること忙
よる耐ピルドアツブ性の向上もみられ、効果が確認され
る。

第　　２　　表 （発明の効果） 本発明の熱処理炉用ロールは、１０〜４０チの気孔率を
有するセラミックスあるいはサーメットの溶射皮膜を設
けるもので、溶射皮膜のミクロ的な剥離によって、熱処
理炉における耐ビルドアップ性が著しく向上し、その工
業的効果は大である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 耐熱ロール基体の表面に、気孔率が１０〜４０％のセラ
   ミックス又はサーメットの溶射被膜を形成したことを特
   徴とする耐ビルドアップ性にすぐれた熱処理炉用ロール
   。