JPS63145764A - 耐ビルドアツプ性の優れた搬送用部品 - 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） 本発明は熱処理炉等において、きわめて優れた耐ビルド
アップ性を有する搬送用部品に関する。

（従来の技術） 鋼材の熱処理炉において、ｍ製品を炉内で搬送するため
にハースロールやウオーキングビーム用スキンドライダ
ーが必要である。これらの搬送用部品には通常鋼製品表
面の酸化スケールや鋼製品の−・部が搬送用部品表面に
ｍ　Ｉｔ　して成長するビルドアップが生ずる。

このヒル！・アップは、高温下で、鋼材のＦｅ、　Ｆｅ
酸化物と搬送用部品表面が反応して、凝着、拡１１シ、
接合することにより生ずるものである。

このようなビルドアップがある程度大きく成長すると、
鋼製品表面に疵をつけたり、場合によっては搬送用部品
表面から！Ａ＃して６＃４製品表面に旧着して焼き付き
、鋼製品をいためる。

したがって、搬送用部品のビルドアンプは鋼製品の品質
を下げる重大問題である。

これらの搬送用部品の材質としては１例えば６００℃以
」―の温度領域では５ＣＨ２２（２５Ｃｒ−２ＯＮｉ）
。

６００℃以下ではＡＳＴＭＡ３８７−２２（２’ｙ４Ｃ
ｒ　−Ｉ　Ｍｏ）等が一般に用いられる。更には、Ｃｒ
４１を多：Ｉニーに含む高級材や、ＣｒやＮｉなどの表
面処理、シリカを主体としたセラミックススリーブなど
で金属製のロールを覆う方法がある。また、構造的には
搬送用部品自体を冷却する方法もある。

また、熱外Ｆｌｊ炉の搬送用部品として特開＋１／ｌ　
５４−１２３５３４号公報に示された含Ａｌオーステナ
イト系耐熱鋼に均一なＡｌ　、０３皮膜を安定に形成さ
せる方法によるもの、特開昭５７−３９１５９号公報に
示された表面にＡｌ　、０３皮膜を生成するオーステナ
イト系耐酸化耐熱鋳造合金等の合金鋼がある。

（発す１が解決しようとする問題点） 搬送用部品におけるビルドアップ発生は状況や場所によ
って程度が異なっている。即ち雰囲気温度、雰囲気（酸
化・還元）、構造、鋼製品と搬送用部品間の接触応力、
鋼製品の熱履歴等によってもビルドアップの生成機構又
は生成し易さが変わってくる。

コノビルド７−／プに対シテ、５ＧＨ２２、ＡＳＴＭＡ
３＠？−２２′ｖの合金鋼を使用する方法では、ビルド
アップの発生用１にが充分でなく、そのビルドアップに
より鋼製品表面に傷がつく問題が解決できない。

そのため製品の品質は低下し、さらに鋼製品表面の傷の
手入れや、搬送用部品表面のビルドアップを取除き、搬
送用部品表面の研磨、手入れをする作業に膨大な時間と
労力を費していた。また、搬送用部品表面のｒ−入れ作
業を行う場合、熱処理炉内に作業者が入る必要があり、
炉の冷却、罫入れ作業、炉の昇温等の長時間の炉体ＩＩ
−が必要であり、炉の稼動率を大＋ｆＪに低ドさせてい
た。また、前記のＳＣ：ＦＩ２２　、　ＡｓｒＭ３ａ７
−２２ＡＩ；の合金鋼では、酸化抑１１−のための皮！
１りができるものの２１１＃して内部醇化を生じてビル
ドアップが焼き付き易くなるほか醇化してやせ細る問題
もあり、その」−ビルドアップ除去による表面研Ｉｆ！
等のくりかえしも加わり。

表面肌荒れや、形状不具合等が生じ、部品を交換せざる
を得す、搬送用部品の寿命は短かかった。

セラミックススリーブで、金属製のロールをＹａう方法
は、セラミックススリーブが脆く、われゆすいこと、セ
ラミンクススリーブと金属製ロールの熱膨張差によるス
リーブの破損等があり搬送用部品としては不適当な点が
多く、かつ非常に高価なものとなる。

また、構造面からハースロール本体内部を水冷すること
により、ロール表面温度を低下させて。

ビルドアップ防ｌトをはかることができるが、炉の熱効
果を大＋ｂに下げ、近年エネルギー価格の高騰からみて
、好ましい方法でない。

さらに従来技術で前述した特開昭５４−１２３５３４号
公報のものは、搬送用部品として使用した場合。

搬送する製品により、へ９粉の塗膜材が剥離し、炉内で
Ａｌ　、０３を安定に形成させることができない。

また、特開昭５７−３９１５９号公報のものも、搬送用
部品とし、て使用した場合、搬送中の製品による大きな
＃ｉ４！！力により、Ａｌｌ、０３皮膜が剥離して内部
酸化が生じてビルドアップが付着する場合がある。

（問題点を解決するための１段） 本発明は、かかる問題点を解決するもので。

４．５〜９％のＡσを含有し、金属組織が主としてオー
ステナイト相からなる合金鋼表面に、Ａｌを鍍金し、　
３２０〜１０５０℃の温度で該Ａｌ、層の拡散熱処理を
施し、′Ａ雌性のＡ（！、Ｏ，皮膜を形成してなること
を特徴とする耐ビルドアップ性の優れた搬送用部品であ
る。

（作用） 未発明においては１合金鋼表面にＭ、０３のｌＯμ以ド
の２ｑ踏性の皮１１Ｑができ、該皮膜により、高温雰囲
気の炉内で、酸化スケール等の凝着によるビルドアップ
の生成を防止できる。

また、１１ｆ１記皮ｊ１！２が剥離しても、次から次に
新しい皮１１１２ができてくるので、なお一層、ビルド
アップの生成防１にが図れる。

さらに、　Ａｌ鍍金と、そのＡｌ鍍金拡散熱処理を施し
ているので、Ａｉ　２０３皮膜を生成する１１体である
該皮膜下の合金層と、母材との結合が強固なものとなり
１合金層が、搬送する製品による衝撃力がかかっても剥
離しない。

第１図は、本発明の搬送用部品を製造する１程の一例を
示す図で、４．５〜９％Ａｌを含有し、金属組織が主と
してオーステナイト相からなる合金鋼をＰｙ造し、機械
加工を行う。この合金鋼は、従来技術で述べた特開昭５
７−３９１５９号公報に開示されている＃熱ＰＩ造合金
などを使用する。

次に該合金鋼を６８０℃のＡｌ浴に入れ、表面にＡｌを
鍍金する。その後、８５０℃で３時間のＡｌ鍍金の拡散
熱処理を行い、表面に１０終以下の剥離性のＡｌ、０３
皮１１！２を生成させる。さらにサンドブラストにより
皮膜上の夾雑物を除去するための表面手入れを行い搬送
ｍ部品の製造を完了する。

第２図は、上記製造方法により、Ｍ、０３皮膜が生成す
る過程を示した図で、該合金鋼をＭ浴で鍍金すると該合
金鋼の母材の表面に極〈わずかの合金層と、高濃度のＡ
ｔ層ができる。この時点では合金層及びＡｌ層は筒単に
」敲する。

次にＡｌ層金の拡散熱処理を行うと、母材表面に拡散層
、その外側に合金層、その外表面にｌ０Ｊ１以下の薄い
′Ａ雌性のＡｌｌ、０３皮膜が生成する。

ｆｉｉ材ははゾγ相で、硬さはＨｓ４０程度１程度１吐
金Ｎｉ１５〜６０％、高Ａ２１０〜４０％、Ｃｒ４〜５
％よりなるβ相に近い組成のもので、硬さはＨｓ６０〜
７０程度となる。拡散層はβ相＋γ相のＵ合相となり、
母材と合金層の結合を強固にしている。

前記合金層は、その表面に２！Ｉ＃性のＡｌ　２０３皮
膜を生成するためのｌ；１体であり、なおかつ硬１＾も
高いので耐摩耗性がある。本発明によるこのＡｌ　、Ｏ
ｊ皮１１りは前述の特開昭５７−３９１５９号公報の記
載になる合金鋼でできるＡｌｊ、Ｏ，皮膜より薄く、ｔ
ｒ１材との結合力が弱い、なお、高温雰囲気では、　Ａ
ｕ、０３皮膜が剥離すると、新しいＡｌ　、０　、皮ｎ
りが次から次に生成される。このＭ、０３皮膜は鋼材表
面の酸化スケールや金属と反応しにくく、これらの凝着
によるビルドアップの生成を防１ヒできる。

ざらに有利なことにはこの皮膜は、ある期間が過ぎると
′Ａ離する性質を右し、たとえ、ビルドアップが生じて
も大きく成長しないうちにそれと共に剥離することによ
りさらにビルドアップ防１Ｆを完全にしている。これは
未発ｉ１による合金層のＣ「が４〜５％と低いためで、
Ｃｒ９％以［−ではＡｌ　、０３は剥尊しに〈〈、ビル
ドアップが発生する。

本発明においてＭｔｓ金後に９２０−１０５０’Ｃ：の
温度範囲でＡｌの拡散層ＰＰを行う理由は、か−る′；
Ａ＃性のＡｌｌ　、ｏ　３皮膜を生じる低Ｃｒで１１つ
け材との密着性の良い合金層を得るためであり、９２０
″Ｃ・未満の熱処理ではＡ１２層と母材成分の相互拡散
が不充分で合金層の密着性が悪く、１０５０°Ｃ超での
熱処理では合金層のＣｒ６度が９％以上となりＡｔ２０
３皮膜の密着性が向上してビルドアップが成長するよう
になるからである。しかして本発明の特徴は通常の耐熱
鋼で志向するところとは逆に密着性の悪いＡｌｂ０３皮
１りを生じ、しかも剥離後にビルドアップの付着し易い
内部酸化を生じることなくＡＬ２０３皮ｐＱの再生を行
いイ１する表面状況を作り出したことにある。

次に、本発明の搬送ｍ部品の耐ビルドアップ性につい、
て説明する。

第１表は耐ビルドアップ性の評価を種々の材料により行
った実験結果をまとめた表であり、ｉ３図はその実験方
法の説明図である。

第３図に示すようにテスト材（８）の間と、上面に酸化
スケール（７）を置き、ロール（６）に荷重をカケ、１
０５０℃と１０００℃の高温ドでテスト材（８）に凝着
する酸化スケールの４１を確認した。その結果、第１表
に示すように従来搬送用部品として使用されている種々
の＃熱鋼やメタル（）ＩＫ−４０、Ｈｂ−２，ハステロ
イＢ、ハステロイＸ）はｔｏｏｏ’ｃ−ｃ’凝活による
ビルドアップの発生が児女けられ（ム印）　、　＋０５
０°Ｃでは完全にａＪＺｉＬビルドアップが生成した（
×印）。しかし、本発明のＨＡ材については１０５０℃
においてもセラミ−７り材のＣ−４００やＳｉ＋Ｎ、ｌ
　と同様にビルドアップの生成がなかった（Ｏ印）。

ナオ本発明（７）ＨＡ材はｌ？ｃｒ−２５Ｎｉ−５Ａｌ
ｌ−０，４Ｃ（７）組成のものにＡｌ鍍金をほどこした
後９３０”ＯＸ２時間の拡散処理を行ったものである。

（実施例） ２０Ｃｒ−３３Ｎｉ−５Ａｌ−０，３Ｃの合金鋼に溶融
Ｍｆｌｌｅ金をした後１０００’ＣＸ　１時間の熱処理
をしたものよりなる搬送ｍ部品を、炉内温度８００〜９
５０℃、酸化雰囲気の鋼管（２）用焼入炉のウオーキン
グビーム（１）のスキッドライダー（４）（第４図）、
及びハースローラ（５）（第５図）として使用した。

その結果、第４図に示すスキッドライダー（４）のビル
ドアップは１年経過後も皆無である。

また、ｉ５［＜に示すハースローラ（５）についても同
様に１年経過後もビルドアップ生成は皆無であった。

なお１本実施例では、母材に特開昭５７−３９１５９号
公報の耐熱＃ＰＩ造合金合金用した場合を述べたが、本
発明は特公昭５５−４３４９８号公報の高温酸化雰囲気
中でＡｌ　、０３皮膜を生ずるオーステナイト系耐熱鋼
や、　４．’Ｆ開昭Ｇｏ−１２１２５８号公報の熱交換
器用鋼材などの鋼材を１１材に、　Ａｌ鍍金、拡散熱処
理を施しても同等の効果が得られる。

（以下余白） 第１表　耐ビルドアップ性 発明の効果 未発１！ＩＩはド記の顕著な効果を奏する。

（１）製品の表面傷を大］［］に軽減できる。

（２）製品の表面傷り入れが大］［１に軽減でき、かつ
スキッドライダー及びハースロール等の搬送用部品に生
成するビルドアップ除去作業が殆んど皆無となる。

（３）ビルドアップ除去作業がなくなるので、炉体１１
時間が大１１１に短縮でき、熱処理炉の稼動率が向１−
する。

（４）従来、ビルドアップ防ＩＬ、のために水冷してい
たハースロールを非水冷ロールにできるので、熱処理炉
の熱損失を大］［１に軽減できる。

（５）搬送用部品の酸化によるやせ細り等がきわめて少
なくなるので搬送用部品の寿命が大１１に延びる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明部品の製造工程の一例を示す図、第２図
は本発明におけるＡｌｌ　ｙｏ　３皮１漠の生成過程を
示す説明図、第３図は種々の材料の耐ビルドアップ性を
Ｊｔ価する実験方法を説明する立面図、第４図は本発明
実施例における鋼管用焼入炉のウオーキングビーム用ス
キッドライダーの使用状態を説明する立面図、第５図は
本発明実施例における鋼管焼入炉のハースロールの使用
状態を説明する立面図である。 ｌ・・・ウオーキングビーム、２・・・鋼？庁。 ４・・・スキッドライダー、５・・・ハースローラ、６
・・・ロール、７・・拳酸化スケール、８・・・テスト
材。 代　理　人　弁理士　井　上　雅　生 高濃度の紋暦 母　　材　　　　　　　　　Ｍ鍍金後 第２図 窮３圓 嘱４０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ４．５〜９％のＡｌを含有し、金属組織が主としてオー
   ステナイト相からなる合金鋼表面に、Ａｌを鍍金した後
   ９２０〜１０５０℃の温度で該Ａｌ層の拡散熱処理を施
   し、剥離性のＡｌ＿２Ｏ＿３皮膜を形成してなることを
   特徴とする耐ビルドアップ性の優れた搬送用部品。