JPS63391B2 - - Google Patents
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- JPS63391B2 JPS63391B2 JP57215945A JP21594582A JPS63391B2 JP S63391 B2 JPS63391 B2 JP S63391B2 JP 57215945 A JP57215945 A JP 57215945A JP 21594582 A JP21594582 A JP 21594582A JP S63391 B2 JPS63391 B2 JP S63391B2
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Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Description
本発明は加熱炉、均熱炉、焼純炉などの高温雰
囲気で使用される耐熱用セラミツク材料に関す
る。例えば加熱炉に於けるスキツドレール用材料
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ツドレール
に用いられている耐熱合金にとつても極めて苛酷
な使用条件である。従つて一般には第１図に示す
ように、炉Ｆ内の下部の架台１に水冷スキツドパ
イプ２を複数本配設するとともに、各スキツドパ
イプの上面にスキツドレール３を敷設して炉床
（スキツド）を構成し、パイプ２内を流通する冷
却水にてスキツ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、スキレツ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の存炉時間を長時間に
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。 この対策として、スキツドレール３にセラミツ
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、その
セラミツク材料として、酸化ジルコニウム
（ZrO2）系、アルミナ（Al2O3）系、窒化ケイ素
（Si3N4）系などが試験的に使用されている。と
ころが、これらセラミツク材料は、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。 ところでセラミツ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
化クロム系セラミツク材料がある。この炭化クロ
ム系セラミツク材料として、従来、炭化クロムを
金属コバルトやニツ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
苛酷な使用環鏡にはとうてい耐え得ず、結局スキ
ツ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高温硬さを高めた材料を提
供せんとするものであり、その要旨はホウ化チタ
ン、ホウ化ジルコニウム、ホウ化バナジウム、ホ
ウ化ニオブ、ホウ化タンタル、ホウ化クロム、ホ
ウ化モリブデン、ホウ化タングステンから選ばれ
る１種以上が0.2〜10重量％、残部が炭化クロム
からなる組成の耐熱用セラミツク材料である。 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、ホツ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10-1〜10-3torr、温度1300〜1500℃、
ホツトプレス法の場合加圧力50〜350Kg／cm2、温
度1350〜1550℃、又熱間等方圧加圧焼結法のの場
合には圧力500Kg／cm2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つ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10μｍ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つた試験並びに
その結果を示す。即ち、 純度99.9％で粒度が5μｍ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表に示す割合に
混合したもの100重量部に対しパラフインを３重
量部添加混合したものを原料粉末とした。この様
にして得た原料を成形圧力1.5トン／cm2で10mm×
30mm×６mmに成形し、780℃、10分間真空中にて
予備焼結をし、次いで真空中1450℃、60分間本焼
結を行つて得た焼結体から各種試験用供試体を得
た。 これらの各種焼結体についての相対理論密度、
抗折力、粒度、高温硬さの各値をそれぞれ下記第
２表に示す。この中で高温硬さは800℃のAr中に
於て荷重300ｇを与えて求めたビツカース硬さで
示す。
囲気で使用される耐熱用セラミツク材料に関す
る。例えば加熱炉に於けるスキツドレール用材料
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ツドレール
に用いられている耐熱合金にとつても極めて苛酷
な使用条件である。従つて一般には第１図に示す
ように、炉Ｆ内の下部の架台１に水冷スキツドパ
イプ２を複数本配設するとともに、各スキツドパ
イプの上面にスキツドレール３を敷設して炉床
（スキツド）を構成し、パイプ２内を流通する冷
却水にてスキツ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、スキレツ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の存炉時間を長時間に
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。 この対策として、スキツドレール３にセラミツ
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、その
セラミツク材料として、酸化ジルコニウム
（ZrO2）系、アルミナ（Al2O3）系、窒化ケイ素
（Si3N4）系などが試験的に使用されている。と
ころが、これらセラミツク材料は、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。 ところでセラミツ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
化クロム系セラミツク材料がある。この炭化クロ
ム系セラミツク材料として、従来、炭化クロムを
金属コバルトやニツ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
苛酷な使用環鏡にはとうてい耐え得ず、結局スキ
ツ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高温硬さを高めた材料を提
供せんとするものであり、その要旨はホウ化チタ
ン、ホウ化ジルコニウム、ホウ化バナジウム、ホ
ウ化ニオブ、ホウ化タンタル、ホウ化クロム、ホ
ウ化モリブデン、ホウ化タングステンから選ばれ
る１種以上が0.2〜10重量％、残部が炭化クロム
からなる組成の耐熱用セラミツク材料である。 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、ホツ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10-1〜10-3torr、温度1300〜1500℃、
ホツトプレス法の場合加圧力50〜350Kg／cm2、温
度1350〜1550℃、又熱間等方圧加圧焼結法のの場
合には圧力500Kg／cm2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つ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10μｍ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つた試験並びに
その結果を示す。即ち、 純度99.9％で粒度が5μｍ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表に示す割合に
混合したもの100重量部に対しパラフインを３重
量部添加混合したものを原料粉末とした。この様
にして得た原料を成形圧力1.5トン／cm2で10mm×
30mm×６mmに成形し、780℃、10分間真空中にて
予備焼結をし、次いで真空中1450℃、60分間本焼
結を行つて得た焼結体から各種試験用供試体を得
た。 これらの各種焼結体についての相対理論密度、
抗折力、粒度、高温硬さの各値をそれぞれ下記第
２表に示す。この中で高温硬さは800℃のAr中に
於て荷重300ｇを与えて求めたビツカース硬さで
示す。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
上記した第２表の各値を炭化クロムに対する添
加ホウ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。
加ホウ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。
【表】
以上の試験結果から判る如く、炭化クロムに対
し添加する各種ホウ化物の添加量については、そ
れらを少なくとも0.2重量％用いなければ効果が
不足し相対理論密度、抗折力が小さく特に高温に
於ける硬さが著しく小であるし、一方これらホウ
化物をあまり多く加えその量が10重量％を越える
加くになると再び相対理論密度、抗折力が低下す
るのでこれらの添加ホウ化物量は0.2〜10重量％
とする。 上記した如く本発明のセラミツク材料は相対理
論密度が97.0％以上で抗折力が40Kg／mm2と大であ
り、特に硬さが大き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ツ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。第２図〜第４図は、それぞれ本発明のセ
ラミツク材料にてスキツドレール耐熱台を製し、
スキツドを構成した例を示す。第２図は、水冷ス
キツドパイプ２に敷設された耐熱合金製スキツド
レール３の上面に本発明のセラミツク材料からな
る板状の耐熱台４−１を設けてスキツドを構成
し、これに金属片Ｓを載置するようにしたもので
ある。スキツドレール３に対する耐熱台４−１の
固定は、図示のように適当な係止具５を介添させ
ればよい。第３図は、本発明のセラミツク材料に
てレール状の耐熱台４−２を形成し、これを直接
スキツドパイプ２の上面に敷設し係止具６で支持
してスキツドを構成した例である。この場合、耐
熱台４−２とスキツドパイプ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
ツクフア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。 以上述べて来た如く、本発明の耐熱セラミツク
材料は、抗折力が大で、しかも高温硬さが大であ
り、かつ断熱性に富む為にそれを例えばスキツド
レールそのもの、あるいはスキツドレール用耐熱
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ぜしめる事なく均一加熱を達
成する事が出来る。従つて温度むらを緩和する為
に従来行つていた様に在炉時間を長くする必要が
なく、かつスキツ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。
し添加する各種ホウ化物の添加量については、そ
れらを少なくとも0.2重量％用いなければ効果が
不足し相対理論密度、抗折力が小さく特に高温に
於ける硬さが著しく小であるし、一方これらホウ
化物をあまり多く加えその量が10重量％を越える
加くになると再び相対理論密度、抗折力が低下す
るのでこれらの添加ホウ化物量は0.2〜10重量％
とする。 上記した如く本発明のセラミツク材料は相対理
論密度が97.0％以上で抗折力が40Kg／mm2と大であ
り、特に硬さが大き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ツ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。第２図〜第４図は、それぞれ本発明のセ
ラミツク材料にてスキツドレール耐熱台を製し、
スキツドを構成した例を示す。第２図は、水冷ス
キツドパイプ２に敷設された耐熱合金製スキツド
レール３の上面に本発明のセラミツク材料からな
る板状の耐熱台４−１を設けてスキツドを構成
し、これに金属片Ｓを載置するようにしたもので
ある。スキツドレール３に対する耐熱台４−１の
固定は、図示のように適当な係止具５を介添させ
ればよい。第３図は、本発明のセラミツク材料に
てレール状の耐熱台４−２を形成し、これを直接
スキツドパイプ２の上面に敷設し係止具６で支持
してスキツドを構成した例である。この場合、耐
熱台４−２とスキツドパイプ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
ツクフア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。 以上述べて来た如く、本発明の耐熱セラミツク
材料は、抗折力が大で、しかも高温硬さが大であ
り、かつ断熱性に富む為にそれを例えばスキツド
レールそのもの、あるいはスキツドレール用耐熱
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ぜしめる事なく均一加熱を達
成する事が出来る。従つて温度むらを緩和する為
に従来行つていた様に在炉時間を長くする必要が
なく、かつスキツ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ツク材料に
よる耐熱台の使用形態を示す要部の断面図。 図中、Ｓ：被加熱材たる金属片、２：スキツド
パイプ、３：スキツドレール、４−１，４−２，
４−３：耐熱台。
第４図はそれぞれ本発明の耐熱セラミツク材料に
よる耐熱台の使用形態を示す要部の断面図。 図中、Ｓ：被加熱材たる金属片、２：スキツド
パイプ、３：スキツドレール、４−１，４−２，
４−３：耐熱台。
Claims (1)
- １ ホウ化チタン、ホウ化ジルコニウム、ホウ化
バナジウム、ホウ化ニオブ、ホウ化タンタル、ホ
ウ化クロム、ホウ化モリブデン、ホウ化タングス
テンから選ばれる１種以上が0.2〜10重量％、残
部が炭化クロムからなる組成の耐熱用セラミツク
材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57215945A JPS59107974A (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 |
|---|---|---|---|
| JP57215945A JPS59107974A (ja) | 1982-12-09 | 1982-12-09 | 耐熱用セラミツク材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59107974A JPS59107974A (ja) | 1984-06-22 |
| JPS63391B2 true JPS63391B2 (ja) | 1988-01-06 |
Family
ID=16680855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57215945A Granted JPS59107974A (ja) | 1982-12-09 | 1982-12-09 | 耐熱用セラミツク材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59107974A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01172275A (ja) * | 1987-12-25 | 1989-07-07 | S T K Ceramics Kenkyusho:Kk | ホウ化チタンセラミックス焼結体の製造方法 |
| US4952532A (en) * | 1987-10-06 | 1990-08-28 | Denki Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha | Sintered body having high corrosion resistance and containing ZRB2 |
| JPH01108166A (ja) * | 1987-10-20 | 1989-04-25 | Kurasawa Opt Ind Co Ltd | 炭化クロムセラミックス |
-
1982
- 1982-12-09 JP JP57215945A patent/JPS59107974A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59107974A (ja) | 1984-06-22 |
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