Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP3203586B2 - Wear-resistant carbon roll and method for producing the same - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP3203586B2 - Wear-resistant carbon roll and method for producing the same - Google Patents

Wear-resistant carbon roll and method for producing the same

Info

Publication number
JP3203586B2
JP3203586B2 JP26036593A JP26036593A JP3203586B2 JP 3203586 B2 JP3203586 B2 JP 3203586B2 JP 26036593 A JP26036593 A JP 26036593A JP 26036593 A JP26036593 A JP 26036593A JP 3203586 B2 JP3203586 B2 JP 3203586B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
roll
carbon
temperature
wear
carbon roll
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP26036593A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0790355A (en
Inventor
芳明 広田
正彦 天野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP26036593A priority Critical patent/JP3203586B2/en
Publication of JPH0790355A publication Critical patent/JPH0790355A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3203586B2 publication Critical patent/JP3203586B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5053Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials non-oxide ceramics
    • C04B41/5057Carbides
    • C04B41/5061Titanium carbide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5053Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials non-oxide ceramics
    • C04B41/5062Borides, Nitrides or Silicides
    • C04B41/5068Titanium nitride

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、熱処理炉の搬送用や、
ロール冷却、あるいは通電加熱に用いられる耐摩耗性カ
ーボンロールおよびその製造方法に関し、特に、高温の
金属材と接触しても温度分布に基づくサーマルクラウン
が発生せず、耐摩耗性に優れるカーボンロールおよびそ
の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
Roll cooling, or a wear-resistant carbon roll used for electric heating and a method for manufacturing the same, particularly, a thermal roll based on temperature distribution does not occur even when contacted with a high-temperature metal material, and a carbon roll excellent in wear resistance and It relates to the manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】金属の焼鈍、例えば冷延鋼板の連続焼鈍
で使用される炉内のハースロールは、炉の雰囲気温度が
高く接触する鋼板が雰囲気温度より低温の場合、ロール
の中央部は温度が低くロールのエッジの方が高温にな
り、温度分布がつく。この温度分布に応じ、ロールのプ
ロフィールには、熱膨張により中央がへこみエッジが高
い凹型のクラウンを生じる。逆に、炉の雰囲気温度より
高温の鋼板と接触する場合や、加熱された鋼板を冷却す
るために使用される冷却ロール、あるいは通電加熱に使
われる通電ロール、押さえロールなどはロール温度が鋼
板よりも低く、高温の鋼板と接触した部分は高温に熱せ
られるが鋼板と接触しない部分は温度が低くなり、凸型
のクラウンが生じる。このような状態では鋼板にも温度
分布、張力分布がつきやすく、形状が悪化して耳波や絞
りなどが生じやすくなる。また、鋼板の幅が変わった場
合にはロールのプロフィールが変化し、鋼板形状が不安
定になりやすく、ロールのプロフィールが安定するまで
低速で操業しなければならないなどの問題があった。
2. Description of the Related Art Hearth rolls in a furnace used for annealing metal, for example, continuous annealing of cold-rolled steel sheets, have a high ambient temperature of the furnace, and when the steel sheet in contact with the furnace is lower than the ambient temperature, the center of the roll has a temperature. And the edge of the roll is hotter and has a temperature distribution. In response to this temperature distribution, the profile of the roll will have a concave crown with a central dent and high edges due to thermal expansion. Conversely, when contacting a steel sheet that is higher than the furnace ambient temperature, or when using a cooling roll used to cool a heated steel sheet, or an energizing roll or holding roll used for energizing heating, the roll temperature is lower than that of the steel sheet. The temperature of a portion that is in contact with a high-temperature steel plate is heated to a high temperature, but the temperature of a portion that is not in contact with the steel plate is low, and a convex crown is formed. In such a state, a temperature distribution and a tension distribution are easily formed on the steel sheet, and the shape is deteriorated, so that an ear wave and a diaphragm are easily generated. In addition, when the width of the steel sheet changes, the profile of the roll changes, and the shape of the steel sheet tends to become unstable.

【0003】また、通電ロールや押さえロールにクラウ
ンが生じると鋼板への接触圧力が部分的に低下する結
果、鋼板と通電ロールの間でスパークが発生し、鋼板、
通電ロール双方に溶融痕が生じ、製品品質の低下、ロー
ル寿命の低下をもたらすという問題があった。
[0003] Further, when a crown is formed on an energizing roll or a holding roll, a contact pressure to the steel sheet is partially reduced, and as a result, a spark is generated between the steel sheet and the energizing roll, and the steel sheet,
There has been a problem that melting marks are formed on both of the current-carrying rolls, resulting in a reduction in product quality and a reduction in roll life.

【0004】このように、ロールのプロフィールが変化
すると種々の不都合が生じる原因となるので、ロール表
面温度を均一にするため、特開昭57−136793号
公報には、ロール表面に磁束密度が高くなる部分の抵抗
値が大きくなるように導電性磁性体膜を形成し、誘導加
熱して一様な温度分布を得ることが記載されている。ま
た、特開昭61−79733号公報には、ロール胴部表
面を導電性セラミックで通電加熱可能に構成した搬送ロ
ールが記載されている。このロールは、導電性セラミッ
クに通電して抵抗加熱によりロールの幅方向の温度分布
を均一化することができると記載されている。
[0004] As described above, if the roll profile changes, various inconveniences may occur. To make the roll surface temperature uniform, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-136793 discloses a high magnetic flux density on the roll surface. It is described that a conductive magnetic film is formed so as to increase the resistance value of a portion, and induction heating is performed to obtain a uniform temperature distribution. Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-79733 discloses a transport roll in which the surface of the roll body is made of conductive ceramic and can be heated by electricity. It is described that this roll can make the temperature distribution in the width direction of the roll uniform by resistance heating by supplying electricity to the conductive ceramic.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来の技術のようにロール表面温度だけを均一にしよう
としても、ロール表面温度と異なる物質がロールと接触
すればやはりロール表面温度分布は不均一になるととも
に、軸受けからロールまで各部へ熱が移動することか
ら、ロール内部まで温度を均一化することは困難であ
り、ロールのプロフィールを均一化することは難しい。
However, even if only the roll surface temperature is to be made uniform as in these prior arts, the roll surface temperature distribution is still non-uniform if a material different from the roll surface temperature comes into contact with the roll. At the same time, since heat is transferred from the bearing to the roll to each part, it is difficult to make the temperature uniform inside the roll, and it is difficult to make the roll profile uniform.

【0006】また、高温の雰囲気下あるいは高温の物体
と接触することによりロール自体が高温になる場合に
は、ロール自体の酸化が問題になってくる。特開平3−
211219号公報記載の黒鉛ロールは雰囲気温度40
0〜1200℃の範囲内で優れた耐酸化性を示すが、こ
のような用途に必要とされる耐摩耗性については特に触
れられていない。
[0006] When the roll itself becomes hot due to contact with a high-temperature atmosphere or a high-temperature object, oxidation of the roll itself becomes a problem. JP-A-3-
The graphite roll described in Japanese Patent No. 211219 has an atmosphere temperature of 40.
Although it shows excellent oxidation resistance in the range of 0 to 1200 ° C, it does not specifically mention the wear resistance required for such applications.

【0007】本発明は、ロール表面に不均一な温度分布
が生じにくく、サーマルクラウンの発生が防止でき、か
つ耐摩耗性も有するカーボンロールおよびその製造方法
を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a carbon roll which hardly generates uneven temperature distribution on the roll surface, can prevent the occurrence of a thermal crown, and has abrasion resistance, and a method for producing the same.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は以下の
の通りである。
The gist of the present invention is as follows.
~ It is as follows.

【0009】[0009]

【0010】 母材カーボン中にTiNまたはTiC
の粒子を分散させたことを特徴とする耐摩耗性カーボン
ロール。
[0010]  TiN or TiC in base carbon
Wear-resistant carbon characterized by dispersing particles of
roll.

【0011】 母材カーボンの微細気孔に金属酸化物
を充填した前記の耐摩耗性カーボンロール。
[0011]  Metal oxide in micropores of base metal carbon
Filled withSaidWear-resistant carbon roll.

【0012】 金属酸化物がZrO2 ・SiO2 また
は3Al23 ・2SiO2 である前記の耐摩耗性カ
ーボンロール。
[0012]  The metal oxide is ZrOTwo ・ SiOTwo Also
Is 3AlTwo OThree ・ 2SiOTwo IsSaidAbrasion resistance
Bon roll.

【0013】 カーボンロールに金属アルコキシドを
含浸し、200℃以下の温度で加水分解処理し、100
0℃以下の温度で焼成し、表面にTiNまたはTiCの
耐摩耗性被膜を形成することを特徴とする耐摩耗性カー
ボンロールの製造方法。
[0013]  Metal alkoxide on carbon roll
Impregnated, hydrolyzed at a temperature of 200 ° C. or less,
Baking at a temperature of 0 ° C. or less, the surface of TiN or TiC
Wear-resistant car characterized by forming a wear-resistant coating
Manufacturing method of bon roll.

【0014】 母材カーボン中にTiNまたはTiC
の粒子を分散させたカーボンロールに金属アルコキシド
を含浸し、200℃以下の温度で加水分解処理し、10
00℃以下の温度で焼成することを特徴とする耐摩耗性
カーボンロールの製造方法。
[0014]  TiN or TiC in base carbon
Metal alkoxide on a carbon roll with dispersed particles
And hydrolyzed at a temperature of 200 ° C. or less,
Abrasion resistance characterized by firing at a temperature of 00 ° C or less
Manufacturing method of carbon roll.

【0015】 金属アルコキシドの含浸から1000
℃以下の焼成までを複数回行う前記またはの耐摩耗
性カーボンロールの製造方法。
[0015]  1000 from impregnation of metal alkoxide
Perform firing up to ℃ below several timesSaid orWear resistance
Of producing a conductive carbon roll.

【0016】 金属アルコキシドがZrO2 ・SiO
2 または3Al23 ・2SiO2 を生成する前記〜
のいずれかの耐摩耗性カーボンロールの製造方法。
[0016]  Metal alkoxide is ZrOTwo ・ SiO
Two Or 3AlTwo OThree ・ 2SiOTwo GenerateSaid ~
The method for producing a wear-resistant carbon roll according to any one of the above.

【0017】[0017]

【作用】本発明は、金属材との接触や雰囲気温度により
ロールに温度分布が生じるのを抑制するとともに、仮に
温度分布が生じた場合でも膨張しないようなロールとす
るため、ロール胴長部の材質に着目し、熱拡散しやすく
熱膨張しない材質を検討した。熱伝導率が高い材質とし
ては銅や銀などがあり、また熱膨張の小さな材質として
はセラミックなどの非導電性材料があり、一般に高熱伝
導率の材質は熱膨張も大きく、逆に熱膨張しにくい材質
は熱伝導が悪いという性質がある。しかし、熱伝導が良
く熱膨張しにくいという両方の性質を持ち合わせる特異
な材質として、カーボンがある。カーボンの中でも押し
出し黒鉛は、結晶化がすすむほど熱伝導率が高くなると
いう性質がある。特に結晶は押し出し方向に配向するた
め、熱伝導はこの方向に特に高く、通常使用される鉄の
2〜3倍の熱伝導率を示す。したがって、押し出し方向
をロール胴長方向にとれば、熱は胴長方向に拡散しやす
くなり、高温の金属と接触しても温度分布はつきにく
い。一方、黒鉛は線膨張係数が小さく鉄の1/2〜1/
10の伸びしかないので、仮に温度分布がついても熱膨
張量は小さく、プロフィールは変化しにくい。カーボン
材には、他にCIP成形したものや型込め成形したもの
にも同様の性質を有するものが多い。
According to the present invention, in order to suppress the occurrence of temperature distribution in the roll due to the contact with the metal material and the ambient temperature, and to prevent the roll from expanding even if the temperature distribution occurs, the roll body length is reduced. Focusing on the material, a material that easily diffuses heat and does not expand thermally was studied. Materials with high thermal conductivity include copper and silver, and materials with low thermal expansion include non-conductive materials such as ceramic.Generally, materials with high thermal conductivity have large thermal expansion and conversely Difficult materials have the property of poor heat conduction. However, carbon is a unique material having both properties of good thermal conductivity and low thermal expansion. Extruded graphite also has the property of increasing the thermal conductivity as the crystallization proceeds. In particular, since the crystal is oriented in the extrusion direction, the heat conduction is particularly high in this direction, and shows a thermal conductivity that is two to three times that of the iron usually used. Therefore, if the extrusion direction is set to the roll body length direction, the heat is easily diffused in the body length direction, and the temperature distribution is hardly obtained even when contacting with a high-temperature metal. On the other hand, graphite has a small linear expansion coefficient and is 1/2 to 1/1 / of iron.
Since there is only an elongation of 10, the amount of thermal expansion is small even if the temperature distribution is provided, and the profile is unlikely to change. In many other carbon materials, those obtained by CIP molding and those molded by molding have similar properties.

【0018】このようにカーボンはサーマルクラウン防
止には有効な特性を持つが、半面柔らかく、ロールとし
て使用する場合には耐摩耗性が問題となってくる。そこ
で、カーボンの性質を十分に活かしながらロールに耐摩
耗性を付与するため、ロール表面にTiNもしくはTi
Cの耐摩耗性被膜を形成し、またはTiNもしくはTi
Cの粒子を母材カーボン中へ分散させることにより摩耗
問題を回避する。
As described above, carbon has an effective property for preventing thermal crown, but is soft on the other hand, and when used as a roll, there is a problem of abrasion resistance. Therefore, in order to impart abrasion resistance to the roll while making full use of the properties of carbon, TiN or Ti
C to form a wear-resistant coating, or TiN or Ti
The wear problem is avoided by dispersing the C particles into the base carbon.

【0019】TiNとTiCは硬度が非常に高く、カー
ボンロールの最表層にこれらの被膜を形成すれば、ロー
ル自体の耐摩耗性が極めて高くなる。被膜はカーボンロ
ール表面への溶射やCVDにより形成することができ、
厚みは150〜200μmで十分である。
TiN and TiC have extremely high hardness, and if these films are formed on the outermost layer of the carbon roll, the abrasion resistance of the roll itself becomes extremely high. The coating can be formed by spraying or CVD on the carbon roll surface,
A thickness of 150 to 200 μm is sufficient.

【0020】TiNとTiCはいずれも十分な硬度を有
するだけでなく、導電性もあり、通電ロールとしても十
分使用できる。TiNとTiCを比較すれば、TiCの
方がTiNよりはるかに硬く、酸化にも強いが、導電性
はTiNの方が良く、カーボンと同様に電気を通す。
Both TiN and TiC not only have sufficient hardness but also have conductivity, and can be sufficiently used as a current-carrying roll. Comparing TiN and TiC, TiC is much harder and more resistant to oxidation than TiN, but TiN has better conductivity and conducts electricity like carbon.

【0021】また、TiNやTiCの粒子を母材カーボ
ン中に分散させると、これらの硬い粒子の存在がロール
全体の耐摩耗性向上に寄与する。この場合、TiNやT
iCの粒子は市販されており、これをカーボンに混ぜて
押し出し、焼成することによりロールを製造することが
でき、たとえば粒径50μm以下の粒子を約10〜30
wt%混合して製造する。このようにTiNまたはTi
Cの粒子を母材カーボン中に分散させると、ロール表面
にはカーボンが露出する。そして、カーボンは鋼板との
密着性が良いので、特に通電ロールに好ましいといえ
る。
When TiN or TiC particles are dispersed in the base carbon, the presence of these hard particles contributes to improving the wear resistance of the entire roll. In this case, TiN or T
The iC particles are commercially available, and a roll can be manufactured by mixing the mixture with carbon, extruding the mixture, and firing the mixture.
It is manufactured by mixing wt%. Thus, TiN or Ti
When the C particles are dispersed in the base carbon, the carbon is exposed on the roll surface. Since carbon has good adhesion to a steel plate, it can be said that carbon is particularly preferable for an energizing roll.

【0022】低温で使用する搬送ロール等の場合には耐
酸化性は問題にならないが、高温で使用する場合にはロ
ールのカーボンの酸化を防止しなければならない。この
ためには、カーボン内に存在する微細な気孔を塞ぐよう
に微粒子を充填し、カーボンの粒子を酸素から保護すれ
ばよい。これは、カーボンロールの微細気孔に金属アル
コキシドを含浸し、加水分解して金属水酸化物とし、そ
の後1000℃以下の温度で金属水酸化物を酸化して金
属酸化物としてカーボンの表面に金属酸化物の保護膜を
得ることにより行う。すなわち、カーボンロールのカー
ボン粒子間には多くの微細気孔が存在するので、まずカ
ーボンロールを圧力2〜8mmHgのような減圧下で保
持する真空処理を行って気孔中の空気を除去した後、減
圧下で金属アルコキシド含浸剤を注入して気孔に金属ア
ルコキシドを含浸する。その後、このカーボンロールを
200℃以下に加熱してやると、金属アルコキシドが含
浸剤中の水分と反応してC25 OMe+H 2O→C2
5 OH+MeOHのように加水分解され、金属水酸化
物が生成する。この際、加水分解の温度が200℃を越
えると溶液の突沸が起こり、含浸量が低下してしまうの
で、200℃以下の加熱とする。その後、1000℃以
下の温度に加熱して金属水酸化物から金属酸化物を生成
させる。これによりカーボン内の微細気孔に金属酸化物
を充填して酸素の侵入を防止でき、耐酸化性効果がで
る。この操作を複数回行えば、金属酸化物の充填度が向
上するので好ましい。
In the case of a transport roll or the like used at a low temperature, the oxidation resistance does not matter, but when used at a high temperature, oxidation of the carbon of the roll must be prevented. For this purpose, fine particles may be filled so as to close fine pores existing in the carbon, and the carbon particles may be protected from oxygen. This involves impregnating the fine pores of a carbon roll with a metal alkoxide, hydrolyzing it to form a metal hydroxide, and then oxidizing the metal hydroxide at a temperature of 1000 ° C. or lower to form a metal oxide. This is performed by obtaining a protective film for the object. That is, since many fine pores exist between carbon particles of the carbon roll, first, a vacuum treatment is performed to hold the carbon roll under a reduced pressure such as a pressure of 2 to 8 mmHg to remove air in the pores. A metal alkoxide impregnating agent is injected below to impregnate the pores with the metal alkoxide. Thereafter, when the carbon roll is heated to 200 ° C. or lower, the metal alkoxide reacts with the moisture in the impregnating agent to cause C 2 H 5 OMe + H 2 O → C 2
Is hydrolyzed as H 5 OH + MeOH, metal hydroxide is generated. At this time, if the temperature of the hydrolysis exceeds 200 ° C., bumping of the solution occurs, and the impregnation amount is reduced. Then, it heats to the temperature of 1000 degreeC or less, and produces | generates a metal oxide from a metal hydroxide. As a result, the fine pores in the carbon can be filled with the metal oxide to prevent the invasion of oxygen, and the oxidation resistance effect can be obtained. It is preferable to perform this operation a plurality of times because the filling degree of the metal oxide is improved.

【0023】金属アルコキシドとしては、たとえばAl
(OC253 、Si(OC254 、Zr(OC
5114 、ZrSi(OC5114 等をエタノール
やイソプロパノール等のアルコールに分散したものを使
用することができる。特に酸化物としてZrO2 ・Si
2 や3Al23 ・2SiO2 が生成されると、これ
らはカーボンの膨張率とほぼ同等の膨張率となることか
ら、高温時でも隙間が無い状態にできるため耐酸化性の
改善効果が著しいので、Al(OC253とSi
(OC254 を酸化されたときに3Al23 ・2
SiO2 の組成となる割合で混合したもの、Si(OC
254 とZr(OC5114 を酸化されたときに
ZrO2 ・SiO2 の組成となる割合で混合したもの
や、ZrSi(OC5114 を含浸することが好まし
い。
As the metal alkoxide, for example, Al
(OC 2 H 5 ) 3 , Si (OC 2 H 5 ) 4 , Zr (OC
5 H 11 ) 4 , ZrSi (OC 5 H 11 ) 4 or the like dispersed in an alcohol such as ethanol or isopropanol can be used. In particular, ZrO 2 · Si as an oxide
When O 2 and 3Al 2 O 3 .2SiO 2 are generated, they have a coefficient of expansion substantially equal to the coefficient of expansion of carbon. Al (OC 2 H 5 ) 3 and Si
When (OC 2 H 5 ) 4 is oxidized, 3Al 2 O 3 .2
A mixture of SiO 2 and a mixture of Si (OC
2 H 5) 4 and Zr (OC 5 H 11) 4 and a mixing ratio of a composition of ZrO 2 · SiO 2 when oxidized and it is preferred to impregnate the ZrSi (OC 5 H 11) 4 .

【0024】[0024]

【実施例】以下、実施例を説明する。The embodiments will be described below.

【0025】[0025]

【実施例1】図1(a)は、本発明のカーボンロールの
側断面を、図1(b)は図1(a)のA−A断面を示
す。
Embodiment 1 FIG. 1 (a) shows a side section of the carbon roll of the present invention, and FIG. 1 (b) shows an AA section of FIG. 1 (a).

【0026】含浸するために使用した供試材カーボン
は、3000℃で焼成した熱伝導率が140[W/m2
K]、線膨張係数が1×10-6[1/℃]の外形230
mm、長さ1000mmの円筒で、軸をとりつけるため
内径150mmの貫通穴が開いたものである。このカー
ボンを2〜8mmHgの減圧下で60分脱気処理してカ
ーボンの気孔内の空気を除去した後、減圧下でアルコキ
シドを30分含浸した。その後、大気圧に戻してさらに
30分保持し、含浸剤から取り出して室温で24時間保
持した後、150℃で24時間加水分解処理した。その
後、リードハンマー炉で900℃、20時間の焼成を行
い、続いて熱処理温度を変えて15日間加熱処理した。
The carbon test material used for impregnation had a thermal conductivity of 140 [W / m 2 , fired at 3000 ° C.
K] and an outer shape 230 having a linear expansion coefficient of 1 × 10 −6 [1 / ° C.]
mm, a cylinder with a length of 1000 mm and a through-hole with an inner diameter of 150 mm for mounting a shaft. This carbon was degassed under reduced pressure of 2 to 8 mmHg for 60 minutes to remove air in the pores of the carbon, and then impregnated with alkoxide under reduced pressure for 30 minutes. Thereafter, the pressure was returned to the atmospheric pressure and the temperature was further maintained for 30 minutes. After being taken out of the impregnating agent and maintained at room temperature for 24 hours, hydrolysis treatment was performed at 150 ° C. for 24 hours. Thereafter, baking was performed in a lead hammer furnace at 900 ° C. for 20 hours, followed by heat treatment at a different heat treatment temperature for 15 days.

【0027】このように処理したカーボンスリーブ1に
3000鉄製の軸3を入れ、スリーブ1の両端を固定リ
ング2で固定した。ロールの表層には、150μmのT
iC、TiN各々をプラズマ溶射した。図示していない
が、カーボンスリーブ1の両端に90°の間隔で4箇所
胴長方向に径10mm、深さ30mmの穴をあけ、ここ
に固定リング2の端面側からボルトを通してスリーブ1
の回転を防止するとともに、固定リング2は外周にあけ
た穴から軸3に6角ボルトを通して固定した。このロー
ルに板幅500mm、厚み0.3mmの冷延鋼板を75
0℃に加熱して1時間接触させた後のロールのプロフィ
ールを、触針を冷却した変位計にて測定した。本発明の
ロールと同じサイズの鉄製ロールを用いて同じ実験を行
なった結果、本発明のロールは鋼板が接触した中心と鋼
板エッジとの差は10μmで、鉄製ロールの500μm
と比べ約1/5であり、大幅にサーマルクラウンを抑制
できた。
A shaft 3 made of 3000 iron was placed in the carbon sleeve 1 thus treated, and both ends of the sleeve 1 were fixed with fixing rings 2. The surface of the roll has a 150 μm T
Each of iC and TiN was plasma sprayed. Although not shown, four holes with a diameter of 10 mm and a depth of 30 mm are drilled at both ends of the carbon sleeve 1 at 90 ° intervals in the body length direction, and bolts are passed through the end face side of the fixing ring 2 through the sleeve 1.
The fixing ring 2 was fixed to the shaft 3 by passing a hexagonal bolt through a hole formed in the outer periphery. A 75 mm cold rolled steel sheet having a width of 500 mm and a thickness of 0.3 mm is placed on this roll.
The profile of the roll after heating at 0 ° C. and contacting for 1 hour was measured with a displacement meter that cooled the stylus. The same experiment was performed using an iron roll having the same size as the roll of the present invention. As a result, the difference between the center where the steel plate contacted and the steel plate edge was 10 μm, and the difference between the iron roll and the 500 μm
Approximately 1/5 as compared with the above, and the thermal crown could be greatly suppressed.

【0028】[0028]

【実施例2】本発明のロールの耐摩耗性効果を確認する
ため、実施例1と同様に表1に示すようにカーボンロー
ルを製造し、回転接触式摩耗試験装置で接触回転による
摩耗試験を実施した。基準ロールの材質は、鋼板を想定
して軟鋼とした。この基準ロールに、試験ロールをロー
ル接触部に5kg/mmの圧下力が加わるように接触さ
せ、500rpmの回転数で5時間回転させた後の摩耗
量を測定した。表1に摩耗試験結果を示す。ロール番号
A、Bは、プラズマ溶射により被膜を形成した。また、
ロール番号C、Dは、カーボン原料とTiC、TiNを
各々30wt%混合し、CIP処理した後2600℃で
焼成して製作した。
Example 2 In order to confirm the wear resistance effect of the roll of the present invention, carbon rolls were manufactured as shown in Table 1 in the same manner as in Example 1, and a wear test by contact rotation was performed by a rotary contact type wear tester. Carried out. The material of the reference roll was mild steel assuming a steel plate. The test roll was brought into contact with the reference roll so that a rolling force of 5 kg / mm was applied to the roll contact portion, and the amount of wear after rotating at 500 rpm for 5 hours was measured. Table 1 shows the results of the wear test. Roll numbers A and B formed films by plasma spraying. Also,
Roll Nos. C and D were produced by mixing 30% by weight of each of carbon materials, TiC and TiN, performing a CIP treatment, and then firing at 2600 ° C.

【0029】[0029]

【表1】 [Table 1]

【0030】表1に示したように、本発明のロールA、
B、C、Dは、従来のロールE、Fと比べて極めて摩耗
が少なかった。
As shown in Table 1, the roll A of the present invention,
B, C, and D had much less wear than the conventional rolls E and F.

【0031】[0031]

【実施例3】次に、各種アルコキシドの含浸処理を50
mm×50mm×10mmのカーボン材に施して試験片
とし、耐酸化性テストを実施した。耐酸化性テストは、
1050℃、N2 −25%H2 で露点を+40℃で24
時間、その後露点を−40℃で24時間という条件で各
々4回繰り返して合計192時間の試験を行ない、試験
後の酸化損耗量を重量減少率で評価した。表2に耐酸化
性試験結果を示す。
Example 3 Next, impregnation with various alkoxides was performed for 50 minutes.
A test piece was prepared by applying a carbon material having a size of 50 mm × 10 mm to an oxidation resistance test. The oxidation resistance test is
Dew point at 1050 ° C., N 2 -25% H 2 at + 40 ° C.
The test was repeated four times under the condition that the dew point was -40 ° C. and the dew point was 24 hours, and the test was performed for a total of 192 hours, and the oxidation loss after the test was evaluated by the weight loss rate. Table 2 shows the results of the oxidation resistance test.

【0032】[0032]

【表2】 [Table 2]

【0033】コロイド粒子を含浸したロール2〜4、1
2〜14は、未処理のカーボンロール1、11と同程度
の耐酸化性しか示さなかった。金属アルコキシドを含浸
したロールでも、顕著に耐酸化性を示すロール8〜1
0、18〜20と、あまり耐酸化性を示さないロール5
〜7、15〜17との2つに分れた。顕著な耐酸化性を
示すロール8〜10、18〜20は、1050℃の試験
雰囲気温度においてZrSiO4 及び3Al23 ・3
SiO2 組成になる金属アルコキシドを含浸したもので
あった。一方、あまり耐酸化性を示さないロール5〜
7、15〜17は、1050℃の試験雰囲気温度におい
てAl23 、SiO2 、ZrO2 組成になる金属アル
コキシドを含浸したものであった。これらのアルコキシ
ドによる差異は、化学組成で決定される熱膨張係数によ
るものと推定される。即ち、顕著な耐酸化性を示すもの
は熱膨張係数がカーボンとほぼ近い4×10-6[1/
℃]であるのに対し、あまり耐酸化性を示さないものは
8×10-6[1/℃]とカーボンに比べ大きいため、含
浸してカーボン中の気孔のまわりに形成された酸化被膜
が剥離したためと考えられる。
Rolls 2 to 4 and 1 impregnated with colloidal particles
Nos. 2 to 14 showed only the same oxidation resistance as the untreated carbon rolls 1 and 11. Even rolls impregnated with metal alkoxide, rolls 8 to 1 exhibiting remarkably oxidation resistance
0, 18 to 20 and a roll 5 that does not show much oxidation resistance
-7, and 15-17. The rolls 8 to 10 and 18 to 20 exhibiting remarkable oxidation resistance were made of ZrSiO 4 and 3Al 2 O 3 .3 at a test atmosphere temperature of 1050 ° C.
It was impregnated with a metal alkoxide having a SiO 2 composition. On the other hand, rolls 5 that do not show much oxidation resistance
Nos. 7, 15 to 17 were impregnated with metal alkoxides having a composition of Al 2 O 3 , SiO 2 and ZrO 2 at a test atmosphere temperature of 1050 ° C. The difference between these alkoxides is presumed to be due to the coefficient of thermal expansion determined by the chemical composition. That is, those exhibiting remarkable oxidation resistance have a thermal expansion coefficient of about 4 × 10 −6 [ 1/1 /
[° C.], whereas those which do not show much oxidation resistance are 8 × 10 −6 [1 / ° C.], which is larger than carbon. This is probably due to peeling.

【0034】[0034]

【発明の効果】本発明の耐摩耗性カーボンロールは高温
の被加熱材と接触しても温度分布があまりつかず、かつ
熱膨張率も小さいのでサーマルクラウンの発生が抑止で
きる。そのため、接触不良が回避でき、高温に加熱され
たストリップなどの変形や、温度の不均一を防止するこ
とができる。したがって、例えば鋼板の連続焼鈍炉など
で使用すれば、板幅が変更になってもロールのプロフィ
ールは安定しているため板形状の悪化を防止でき、また
蛇行などの発生も防止できる。そのため、ライン速度を
おとさずに生産が可能となり、高速搬送も可能になる。
さらに、ロール冷却へ使えば、カーボンの熱伝導が良い
ため効率的にかつ形状不良を起こさず冷却が可能であ
る。通電ロールに応用した場合にも、加熱して高温にな
った金属と接触してもプロフィールが安定しているた
め、接触不良に伴うスパークの発生を防止できる。
The abrasion-resistant carbon roll of the present invention has a low temperature distribution even when it comes into contact with a high-temperature material to be heated, and has a small coefficient of thermal expansion, so that the generation of a thermal crown can be suppressed. Therefore, poor contact can be avoided, and deformation of the strip or the like heated to a high temperature and uneven temperature can be prevented. Therefore, for example, when used in a continuous annealing furnace for steel sheets, the roll profile is stable even if the sheet width is changed, so that the deterioration of the sheet shape can be prevented, and the occurrence of meandering can be prevented. Therefore, production can be performed without reducing the line speed, and high-speed conveyance can be performed.
Further, when used for roll cooling, carbon can be cooled efficiently and without shape defects due to good heat conduction of carbon. Even when applied to a current-carrying roll, the profile is stable even when it comes into contact with a metal heated to a high temperature, so that it is possible to prevent the occurrence of sparks due to poor contact.

【0035】カーボンの欠点であった摩耗についても、
本ロールは硬質の被膜を表層に有し、あるいは硬質の粒
子が母材中に分散しているので、長時間安定して使用が
可能である。また、被膜の場合は、仮に摩耗が進んで
も、表層のみを再処理すれば何度でも母材を使えるの
で、経済的である。さらに、高温雰囲気で使用するため
耐酸化性が要求される場合にも、カーボンの微細気孔中
に金属酸化物を充填することで十分対応できる。カーボ
ンは軽量であるため、ロールに補助動力を必要としない
という利点もある。
Regarding wear, which was a disadvantage of carbon,
This roll has a hard coating on the surface layer or hard particles are dispersed in the base material, so that it can be used stably for a long time. Further, in the case of a coating film, even if the abrasion progresses, the base material can be used any number of times by reprocessing only the surface layer, which is economical. Further, even in the case where oxidation resistance is required for use in a high-temperature atmosphere, filling the fine pores of carbon with a metal oxide can sufficiently cope with it. Since carbon is lightweight, it also has the advantage that no auxiliary power is required for the roll.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のカーボンロールの断面構造を示す図で
ある。
FIG. 1 is a view showing a cross-sectional structure of a carbon roll of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 カーボンスリーブ 2 固定リング 3 軸 4 被膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Carbon sleeve 2 Fixing ring 3 Shaft 4 Coating

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C21D 1/40 C21D 9/56 101G 9/56 101 C04B 35/52 B 35/54 B (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21D 1/00 115 C21D 1/40 C21D 9/56 101 B21B 27/00 B21B 39/00 C04B 35/52 C04B 41/85 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI C21D 1/40 C21D 9/56 101G 9/56 101 C04B 35/52 B 35/54 B (58) Fields surveyed (Int.Cl. . 7, DB name) C21D 1/00 115 C21D 1/40 C21D 9/56 101 B21B 27/00 B21B 39/00 C04B 35/52 C04B 41/85

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 母材カーボン中にTiNまたはTiCの
粒子を分散させたことを特徴とする耐摩耗性カーボンロ
ール。
1. A wear-resistant carbon roll in which particles of TiN or TiC are dispersed in base carbon.
【請求項2】 母材カーボンの微細気孔に金属酸化物を
充填した請求項1記載の耐摩耗性カーボンロール。
2. The wear-resistant carbon roll according to claim 1, wherein the fine pores of the base carbon are filled with a metal oxide.
【請求項3】 金属酸化物がZrO2 ・SiO2 または
3Al23 ・2SiO2 である請求項2記載の耐摩耗
性カーボンロール。
Wherein the metal oxide is ZrO 2 · SiO 2 or 3Al 2 O 3 · 2SiO 2 in which claim 2 abrasion carbon roll according.
【請求項4】 カーボンロールに金属アルコキシドを含
浸し、200℃以下の温度で加水分解処理し、1000
℃以下の温度で焼成し、表面にTiNまたはTiCの耐
摩耗性被膜を形成することを特徴とする耐摩耗性カーボ
ンロールの製造方法。
4. A carbon roll impregnated with a metal alkoxide, hydrolyzed at a temperature of 200 ° C. or less,
A method for producing a wear-resistant carbon roll, wherein the method comprises sintering at a temperature of not more than ° C to form a wear-resistant coating of TiN or TiC on the surface.
【請求項5】 母材カーボン中にTiNまたはTiCの
粒子を分散させたカーボンロールに金属アルコキシドを
含浸し、200℃以下の温度で加水分解処理し、100
0℃以下の温度で焼成することを特徴とする耐摩耗性カ
ーボンロールの製造方法。
5. A carbon roll in which particles of TiN or TiC are dispersed in base metal carbon is impregnated with a metal alkoxide, and is hydrolyzed at a temperature of 200 ° C. or less.
A method for producing an abrasion-resistant carbon roll, characterized by firing at a temperature of 0 ° C. or lower.
【請求項6】 金属アルコキシドの含浸から1000℃
以下の焼成までを複数回行う請求項4または5記載の耐
摩耗性カーボンロールの製造方法。
6. 1000 ° C. from the impregnation of the metal alkoxide
The method for producing a wear-resistant carbon roll according to claim 4 or 5, wherein the following firing is performed a plurality of times.
【請求項7】 金属アルコキシドがZrO2 ・SiO2
または3Al23・2SiO2 を生成する請求項4〜
のいずれか記載の耐摩耗性カーボンロールの製造方
法。
7. The method according to claim 1, wherein the metal alkoxide is ZrO 2 .SiO 2
Or 3Al 2 O 3 · 2SiO 2 generates the claims 4 to
7. The method for producing a wear-resistant carbon roll according to any one of 6 .
JP26036593A 1993-09-27 1993-09-27 Wear-resistant carbon roll and method for producing the same Expired - Fee Related JP3203586B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26036593A JP3203586B2 (en) 1993-09-27 1993-09-27 Wear-resistant carbon roll and method for producing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26036593A JP3203586B2 (en) 1993-09-27 1993-09-27 Wear-resistant carbon roll and method for producing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0790355A JPH0790355A (en) 1995-04-04
JP3203586B2 true JP3203586B2 (en) 2001-08-27

Family

ID=17346925

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP26036593A Expired - Fee Related JP3203586B2 (en) 1993-09-27 1993-09-27 Wear-resistant carbon roll and method for producing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3203586B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0790355A (en) 1995-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4262317B2 (en) Method for producing graphite film
JP3203586B2 (en) Wear-resistant carbon roll and method for producing the same
JP2997977B2 (en) Graphite roll and method for producing the same
JP4477284B2 (en) Continuous annealing equipment with rollers for transporting metal strips
KR101018211B1 (en) Radiant tube with excellent high temperature characteristics and its manufacturing method
JPH06322436A (en) Carbon roll
JP3259646B2 (en) Continuous siliconizing equipment for steel strip
AU2001273193A1 (en) Method and apparatus for the direct production of scale-free thin metal strip
JP2781287B2 (en) Drying roll
JPS61124534A (en) Roll for heat treating furnace
JPH07268489A (en) Method for manufacturing abrasion resistant carbon roll
JP4678580B2 (en) Roll for hot metal plating bath
JPH07113115A (en) Carbon roll
JPH06306450A (en) Carbon roll
JP2000086374A (en) Boron carbide-silicon carbide complex carbon material having oxidation resistance, crucible for sintering, crucible for vacuum deposition, die for continuous casting, crucible for melting metal, roller for transporting glass, uniformly heating pipe for annealing steel wire material, jig for high-temperature burning and jig for hot press using the complex carbon material
JP4715105B2 (en) Hearth roll for heat treatment
JPH08218116A (en) Carbon roll
JP2543650B2 (en) Mold for glass molding
JPH07268488A (en) Surface-coated carbon roll and method for producing the same
JPH08208358A (en) Carbon surface modification method
JPH07277862A (en) Abrasion resistant carbon roll and method for producing the same
JPH07291729A (en) Method for manufacturing abrasion resistant carbon roll
JP3043917B2 (en) Rolls for heat treatment furnaces with excellent peel resistance, wear resistance, and build-up resistance
JPH08269580A (en) Hearth Roll
JPH08188866A (en) Die steel having hard surface layer excellent in oxidation resistance and manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20010606

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees