JPS6328962B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱間加工のために加熱された金属材料
の保温法に関するものである。

鋼材その他各種の金属材料の熱間加工において
は、加工中にも被加工材の自然放熱による冷却が
進んで変形応力が増大し、次第に加工が困難にな
るから、その段階で被加工材の再加熱を行う。こ
のような加熱と加工の繰返しにおける熱エネルギ
ーの損失は莫大なものであるから、加工中の放熱
をなるべく少なくして１回の加熱による加工量を
大きく取れるようにすることが省エネルギーの観
点から望ましいのは言うまでもない。またオース
テナイト鋼の場合には、繰返し加熱回数が多くな
ると結晶粒が粗大化して品質が低下するから、加
工中の放熱を抑制することにより加熱繰返しの回
数をなるべく少なくすることは品質確保のために
も必要である。更に冷却速度が早い場合、被加工
材の角の部分は他の部分よりも温度低下が早く、
したがつて延性低下を起こすのも早いから、加工
中に割れ疵等の欠陥部を生じ易い。

そこで熱間加工を行う装置の一部として保温カ
バーを設けたり、被加工材に直接保温カバーを付
ける（特開昭55−94745）などの工夫により加工
中の放熱を抑制することが従来から行われてはい
るが、装置上の保温カバーによる保温効果は僅か
なものであるし、被加工材に保温カバーをつける
方法は、被加工材の形状に応じて保温カバーを幾
つも用意しなければならないばかりか加工の邪魔
になるという欠点を持つ。

本発明は、上述のような欠点のないきわめて有
効な保温法、すなわち無機質繊維又は（及び）無
機質軽量粒状材料からなる被覆材を、これにその
100重量部当り１〜25重量部の乾燥硬化型結合剤
を含有する水（又はほかに0.2〜10重量部の水溶
性リン酸塩も含有する水）30〜200重量部を付着
させた後、加熱された金属材料に吹付けることに
より、金属材料の表面に断熱性被覆を形成するこ
とを特徴とする加熱された金属の保温法を提供す
るものである。

本発明による保温法は、断熱性被覆の形成手段
自体は、建造物等の壁面の断熱性を向上させるた
めに繊維状材料等を吹付けるのと似ている。しか
しながら、被覆形成手段のいかんを問わず、数百
℃あるいは1000℃をこえる高温の、しかもこれか
ら加工を受けようとしている金属材料に固着性の
被覆を施してしまうことは、従来まつたく考えら
れていないことであつた。本発明はこのような状
況下に、特定の組成の吹付材料の吹付けを行うな
らば高温の金属材料上に嵩高でよく密着した断熱
性被覆を形成し得ること、及びそのようにして形
成された被覆は、熱間加工を行うに当り除去しな
くても加工の障害にならないことを見いだしたこ
とに基づき完成されたものである。

本発明の方法に用いる被覆材の好ましい具体例
としては、各種セラミツクフアイバー、ガラスウ
ール、ロツクウールなどの耐熱性無機質繊維、及
びパーライト、パーミキユライト、シラスバルー
ンなどの無機質軽量粒状材料があり、これらの２
種以上を混合して用いてもよい。またこれらのほ
かに、珪石、粘土、カオリン、酸化チタン、アル
ミナ、タルク等を少量併用すると、形成される断
熱性被覆の硬度を高めることができる。

被覆材を相互に結合し、且つ金属材料表面に固
着させるための結合剤としては、乾燥硬化型のも
の、すなわち水溶液又は水中分散液の状態から乾
燥により水を失なつたときに硬化して結合力を発
揮するもので、且つ耐熱性のよい無機質のものが
必要である。このような結合剤としては、コロイ
ダルシリカ、コロイダルアルミナ、リン酸アルミ
ニウム、ケイ酸アルカリなどがある。なおこれら
無機質結合剤に、300℃〜400℃以下で大きな結合
力を発揮する有機質結合剤、例えばアクリル樹
脂、フエノール樹脂、メラミン樹脂、ポリビニル
アルコール、ポリエチレンオキサイド、カルボキ
シメチルセルロース等のセルロース誘導体、デン
プン糊を混合して用いてもよい。但し有機質結合
剤の使用量は、被覆材100重量部当り20重量部以
下とすることが望ましい。過剰量の使用は有機結
合材炭化物による浸炭現象を招き、金属材料の材
質を変化させることがあるので、避けなければな
らない。

水溶性リン酸塩は金属材料と被覆材との接着を
強化するのに有効なので、これを少量併用するこ
とにより一層安定な被覆を形成することができる
（但し結合剤としてリン酸アルミニウムが使用さ
れる場合を除く）。特に好適なリン酸塩としては、
リン酸二水素ナトリウム、ピロリン酸カリウム、
リン酸第１鉄、メタリン酸ナトリウム、リン酸三
ナトリウムなどがある。

以上のような材料と水を加熱された金属材料に
吹付ける方法には、大別して次の二つがある。

結合剤を均一に溶解又は分散させた水（又は
これに更に水溶性リン酸塩を溶解したもの）を
被覆材（又はこれに珪石等の硬度増強成分を混
合したもの）に撒布又は撹拌混合により付着さ
せ、得られた混合材料を、空気圧を利用する吹
付機を用いて金属材料に吹付ける。

被覆材（又はこれに珪石等の硬度増強成分を
混合したもの）を空気圧を利用して吹付機のノ
ズルから噴出させると共に結合剤を溶解又は分
散させた水（又はこれに水溶性リン酸塩を溶解
したもの）を別のノズルから噴出させ、両者の
噴出流を空間において合流させることにより両
者の付着・混合を行い、その後被処理面に衝突
させる。

いずれの方法による場合も、各材料の比率は、
被覆材100重量部当り、無機質結合材が１〜25重
量部（固形分として）、水溶性リン酸塩が10重量
部以下、水が30〜200重量部となるようにするこ
とが望ましい。

無機質結合剤が１重量部未満では十分な物性の
被覆を得ることは困難であり、一方25重量部をこ
えるときは形成される被覆が剛直となり、衝撃や
振動により剥落し易いものとなる。水溶性リン酸
塩の過剰使用は被覆の耐熱性を低下させる傾向が
あるから、上記範囲内で必要最小限度量を用いる
ように注意する。また水は多量に用いるほど結合
剤等を被覆材に均一に付着させる操作が容易にな
るが、水量がふえるほど、蒸発潜熱による被処理
材の温度低下が大きくなるほか、形成される被覆
の嵩密度が大きくなること及び吹付け厚さを大き
くしえないことにより、被覆の断熱性が悪くなる
から、上記範囲で用いるのが適当である。

原料配合が上記好適範囲にあれば、被処理面に
吹付けられた材料はほとんど瞬間的な水分の蒸発
に伴ない結合剤が硬化して結合力を発揮するた
め、直ちに嵩高で断熱性のよい安定な被覆を形成
し、固定されずに飛散する材料は僅かである。

なお被覆材の吹付量は、最終的に形成される被
覆の厚さが15〜50mm程度になるように選ぶことが
望ましい。

熱間加工を終わつて保温の必要がなくなつたと
きは、次のような方法で金属材料上の被覆を除去
する。

熱間加工終了後に熱処理を行う場合は、熱処
理後の表面手入れ工程で、ガスフレーム、シヨ
ツトブラスト、グラインダー等で除去する。

熱間加工終了後、熱処理を直接施行しない場
合は、冷却過程での金属材料の収縮量と保温材
の収縮量との違いにより亀裂が入り、大部分の
被覆が脱落する。残つた被覆は、上記の除去
法と同様の方法で除去する。

本発明の方法により形成された断熱性被覆は、
金属材料の熱間加工において材料上で圧縮されて
偏平になるが、断熱性能は低下しても引続き保温
の役割を果たすから、熱間加工前のみならず加工
中も鋼材の温度低下を防ぐことができるものであ
る。

本発明による保温法は、既に述べた特長のほか
にも、金属材料の大小、形状による制限を受け
ることがない、金属材料に密着した被覆層を形
成するので、保温効果がきわめて顕著である、
処理後の熱間加工の邪魔にならず、既存の加工装
置を改造する必要もない、など多くの特長を有す
るものであるから、金属材料の熱間加工における
エネルギー節減、工程数の低減、加工所要時間の
短縮、及び熱間加工製品の品質向上にきわめて有
効なものである。

次に実施例を示して本発明を説明する。

実施例 １ SUS 304 ステンレス鋼（1340mm×1220mm×
1110mm）を加熱炉内で1100℃に加熱した後、炉よ
り取り出し、これにロツクウールと結合剤含有液
（コロイダルシリカ、リン酸三ナトリウム及び水
よりなる）とを別々のノズルから噴出させた後空
間において混合してから吹付け、厚さ23mmの嵩高
な被覆を形成した。なお各吹付材料の比率は、ロ
ツクウール100重量部に対してコロイダルシリカ
７重量部、リン酸三ナトリウム1.5重量部、水100
重量部であつた。

この処理の後、１時間放冷したときの鋼材温度
（表面より20mmの内部の温度）は995℃であつた。
一方上記のような保温処理をせずに同じ条件で放
冷した鋼材の温度は790℃であつた。

上記放冷した試料とは別の保温処理済試料を、
処理後直ちにプレスで30mm圧縮したが、被覆は偏
平になつただけで剥落せず、圧延にも支障や異常
は認められなかつた。

実施例 ２ 1250℃に加熱した炭素鋼（1200mm×800mm×100
mm）を加熱炉から取り出し、これにシリカアルミ
ナ系セラミツクフアイバーと結合剤含有液（コロ
イダルアルミナ及び水よりなる）とを別々のノズ
ルから噴出させた後空間において混合してから吹
付け、厚さ27mmの嵩高な被覆を形成した。なお各
材料の比率は、セラミツクフアイバー100重量部
に対してコロイダルアルミナ17重量部、水150重
量部であつた。

この処理の後、１時間放冷したときの鋼材中心
部の温度は910℃であつた。一方上記のような保
温処理をせずに同じ条件で放冷した鋼材の中心部
の温度は660℃であつた。

上記放冷した試料とは別の保温処理済試料を、
処理後直ちにプレスで30mm圧縮したが、被覆は偏
平になつただけで剥落せず、圧延にも支障や異常
は認められなかつた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 無機質繊維または（および）無機質軽量粒状
   材料からなる被覆材を、これにその100重量部あ
   たり１〜25重量部の乾燥硬化型結合剤と30〜200
   重量部の水との混合物を付着させた後、加熱され
   た金属材料に吹付けることにより金属材料の表面
   に断熱性被覆を形成することを特徴とする加熱さ
   れた金属材料の保温法。 ２ 無機質繊維または（および）無機質軽量粒状
   材料からなる被覆材を、これにその100重量部あ
   たり１〜25重量部の乾燥硬化型結合剤、0.2〜10
   重量部の水溶性リン酸塩、および30〜200重量部
   の水の混合物を付着させた後、加熱された金属材
   料に吹付けることにより金属材料の表面に断熱性
   被覆を形成することを特徴とする加熱された金属
   材料の保温法。