JP4128832B2

JP4128832B2 - Heat resistant alloy and spinner for glass fiber forming spinner

Info

Publication number: JP4128832B2
Application number: JP2002263359A
Authority: JP
Inventors: 正山崎; 慎一落合; 勝明大野
Original assignee: Asahi Fiber Glass Co Ltd
Current assignee: Asahi Fiber Glass Co Ltd
Priority date: 2002-09-09
Filing date: 2002-09-09
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2022-09-09
Also published as: JP2004099968A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融ガラスが押し出される多数の微小穴が形成されている周壁部を有するスピナー用の耐熱合金およびスピナーに関するもので、特にガラス繊維成形用スピナ−に適した耐熱合金およびこの耐熱合金で製造されるスピナーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
断熱吸音材の素材となるガラス繊維いわゆるガラスウールは、一般に回転子すなわちスピナ−により成形されている。スピナー１は、図１の（イ）に示されているように、溶融ガラスが押し出される多数の微小穴２、２…が形成されている周壁部３と、この周壁部３の下端部から半径内方へ延びている下方フランジ部４と、周壁部３の上端部から同様に半径内方へ延びている上方フランジ部５とから、略ドーナツ状を呈するように構成されている。下方フランジ部４は、中心部に向かって緩やかに下り勾配に傾斜した傾斜フランジ部と、この傾斜フランジ部から水平方向に所定量だけ延びている水平フランジ部７とからなっている。水平フランジ部７の内側には、所定広さの円形空間８が形成されている。一方、上方フランジ部５は、中心部に向かって緩やかに登り勾配に傾斜し、そしてその内側に比較的大きな円形空間９が形成されている。上記のように構成されているスピナー１は、一般に耐熱合金から鋳造により製造されている。
【０００３】
垂直方向に支持され、そして２０００〜３０００ｒ.ｐ.ｍて回転駆動される回転軸１０の下端部には、フランジ１１が一体的に設けられている。このフランジ１１は、スピナー１の水平フランジ部７よりも所定量だけ大きい。また、このフランジ１１と対をなす取付けフランジ１２が用意されている。したがって、スピナー１の水平フランジ部７を、回転軸１０のフランジ１１と取付けフランジ１２とにより上下から挟み、そして複数本のボルト・ナット１３、１３、…を締め付けることにより、スピナー１が回転軸１０に着脱自在に取り付けられる。溶融ガラスをスピナー１内へ供給するための溶融ガラス供給管１５は、上方から円形空間９を通って下方に延び、その下端部は水平フランジ部７の近くに開口している。
【０００４】
したがって、回転軸１０を２０００ｒ.ｐ.ｍ程度あるいはこれ以上の高速で回転駆動すると共に、ガラス供給管１５から例えば１１００℃程度の高温の溶融ガラスを供給すると、供給された溶融ガラスは、遠心力により周壁部３の方へ押し付けられ、そして多数の微小穴３、３、…から外部へ押し出される。押し出される溶融ガラスは、従来周知のように、固化すると共に所定長さに切断されてガラス繊維となる。
【０００５】
ガラス繊維は上記のように過酷な条件下で形成されているので、スピナ−１には高温かつ高速回転に耐える高温強度、特に高温クリ−プ破断強度が要求される。また、溶融ガラスが微小穴２、２、…を通過するので、耐食性および耐摩耗性が必要である。さらに、溶融ガラスと直接接触しない箇所例えば上方フランジ部５が、高温酸化され酸化スケ−ルが生じると、脱落し溶融ガラスに混入するので、これをさけるために高温における耐酸化性も要求される。最近では、顧客により要求される断熱吸音材の仕様が異なり、これに対応してガラス繊維の仕様を変えるために、穴径や穴数の異なる他のスピナ−が短時間で交換された後、再び使用される。そのため、加熱および冷却が一つのスピナーに対して１０回以上繰返されることが多く、熱疲労により割れが発生しやすくなり、耐熱疲労割れ性も要求される。
【０００６】
【特許文献１】
特公昭６２−５４３８７号公報
【特許文献２】
特公昭６３−６４５１２号公報
【０００７】
このような要求を満たす合金としてＣｏを基本元素としたスピナ−用Ｃｏ基耐熱合金が、特許文献１等により多数提案されている。この耐熱合金は高温強度に優れているが、溶融ガラスに対する耐食性が過酷な使用条件では不十分である。従来のＣｏ基耐熱合金の顕微鏡組織写真（２００倍）を下記に示す。

上記写真において、塊状部分がＷに富んだ炭化物で、その中は縞模様を示しており、溶融ガラスに対する耐食性および耐熱疲労割れ性を低下させる要因となっている。
【０００８】
そこで、Ｎｉを基本元素としたスピナ−用合金が、例えば特許文献２により提案されている。このＮｉ基耐熱合金は、溶融ガラスに対する耐食性が優れ、かつＣｏ基耐熱合金と比べてコストメリットがあるが、高温強度、特にクリ−プ破断強度が不十分である。また、高温強度を重視するためにＣ含有量を高くすることにより、耐熱疲労割れ性が低下することになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにスピナ−用合金には、高温クリ−プ破断強度、溶融ガラスに対する耐食性及び耐摩耗性等が要求されるが、Ｎｉ基耐熱合金はＮｉを基本元素としているので、溶融ガラスに対する耐食性は優れている。また、Ｃｏ基耐熱合金に比較して安価に提供できる利点もある。しかしながら、従来のＮｉ基耐熱合金は、高温クリ−プ破断強度に欠点があり、ガラス繊維成形スピナ−用耐熱合金としては必ずしも満足できるものではない。
したがって、本発明は、溶融ガラスに対する耐食性に優れ、高温クリ−プ破断強度にも優れ、さらに耐熱疲労割れ性を具備しており、しかも上記従来のＣｏ基耐熱合金より安価なガラス繊維成形スピナ−用合金を提供することを目的としている。また、溶融ガラスに対する耐食性に優れ、高温クリ−プ破断強度にも優れ、さらには耐熱疲労割れ性も向上したガラス繊維成形スピナ−を提供することも目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、種々のＣｏ基耐熱合金を検討した結果、質量％でＢを０.０２〜０.１％添加し、Ｎｉ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｗ等の主要元素の含有量を調整することによって、高温クリ−プ破断強度および耐溶融ガラス侵食性が大幅に向上することを見出した。すなわち、高温クリ−プ破断強度、溶融ガラスに対する耐食性および耐摩耗性、高温における耐酸化性ならびに耐熱疲労割れ性を具備した合金を開発すべく研究を行った結果、質量％で、
Ｃ：０.３〜０.８％
Ｓｉ：２〜３％
Ｍｎ：０〜１％
Ｎｉ：１５〜２５％
Ｃｒ：２５〜３５％
Ｃｏ：２５〜４０％
Ｗ：５〜８％、ならびに、
Ｂ：０.０２〜０.１％を含有し、残りが不可避不純物からなる組成（以上質量％）を有する耐熱合金は、優れた高温クリ−プ破断強度を有するばかりでなく、対溶融ガラス耐食性および高温での耐酸化性を具備し、この耐熱合金をガラス繊維成形用スピナ−の製造に用いた場合、優れた性能を長期間に亘って発揮するという知見を得た。その顕微鏡組織写真（２００倍）を下記に示す。

上記写真において、Ｂ無添加の従来材料に存在していたＷに富んだ塊状炭化物は、Ｂに富んだ析出物を形成し、粒内に分散することによって、溶融ガラスに対する耐食性およびクリ−プ破断強度が大幅に改善されていることが分かる。
【０００１１】
また、必要に応じて、ＮｂおよびＴａのうちの１種または２種を０.５〜２％、ＷおよびＭｏのうちの１種または２種を５〜１０％、ＴｉおよびＺｒのうちの１種または２種を０.３〜１％を、適宜選択して１種または２種以上含有させても同様な性能の耐熱合金が得られた。
【００１２】
以下に成分組成範囲を上記のように限定した理由について説明する。
Ｃ（炭素）：Ｃは素地に固溶するほか、Ｃｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｚｒなどと炭化物を形成して、高温強度や溶融ガラスに対する耐摩耗性を向上させるが、その含有量が質量％で０.３％未満では前記作用に所望の効果が得られず、これに対して０.８％を越えると、靭性および耐熱疲労割れ性を低下させ、溶融ガラスに対する耐食性も低下させるので、その含有量を０.３〜０.８％と定めた。しかしながら、高温強度や耐摩耗性の向上に重点を置くときは０.５〜０.８％が望ましい。
【００１３】
Ｓｉ（ケイ素）：Ｓｉは合金の脱酸調整用に添加され、高温での耐酸化性および高温強度を向上させるが、その含有量が質量％で０.２％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方３％を越えると、靭性を低下させるので、その含有量の範囲を０.２〜３％と定めた。
【００１４】
Ｍｎ（マンガン）：Ｍｎは必要に応じて脱酸調整用に添加されるが、その含有量が１％を越えると、合金の対溶融ガラス耐食性および高温での耐酸化性を低下させるので、その含有量の上限を１％と定めた。
【００１５】
Ｎｉ（ニッケル）：ＮｉはＣｏ，Ｃｒとともに本発明合金の基本元素であり、所望の高温強度および溶融ガラスに対する耐食性を得るために不可欠な元素であるが、高温強度はＣｏの方が効果が大であるために、その成分範囲を１５〜２５％と定めた。
【００１６】
Ｃｒ（クロム）：Ｃｒは素地に固溶するほか、Ｃと結合して炭化物を形成し高温強度や溶融ガラスに対する耐摩耗性を向上させるが、その含有量が質量％で２５％未満では前記作用に所望の効果が得られず、３５％を越えると、靭性を急激に低下させるので、その含有量を２５〜３５％と定めた。
【００１７】
Ｃｏ（コバルト）：ＣｏはＮｉと同様に素地に固溶し、高温強度特に高温クリ−プ破断強度を向上させるとともに、溶融ガラスに対する耐食性および耐摩耗性を向上させるが、その含有量が質量％で２５％未満では前記作用の所望の効果が得られず、一方、４０％を越えても、上記性状の一層の向上は現れず、Ｃｏは高価で製造コストを高くするので、その含有量を２５〜４０％に定めた。
Ｗ（タングステン）：Ｗは素地に固溶するほか、Ｃと結合して炭化物を形成し、高温強度および溶融ガラスに対する耐摩耗性を向上させる作用がある。しかし、明細書の段落０００７の写真のように、Ｗ炭化物は塊状になりやすく、この塊状物が溶融ガラスに対する耐食性および耐熱衝撃性を低下させる要因となっている。これに対して、明細書の段落００１０の写真のようにＢを添加することによりＷは粒状のホウ化物となり、それらの欠点が解消される。この状況がＷの含有量が５％未満では前記作用の所望の効果が認められず、一方、８％を越えると、溶融ガラスに対する耐食性および耐熱疲労割れ性が低下するので、その含有量を５〜８％と定めた。
【００１８】
Ｂ（ホウ素）：Ｂは結晶粒界を強化し、Ｗと結合して粒状のホウ化物を形成して高温強度特にクリ−プ破断強度を著しく向上させるだけでなく、溶融ガラスに対する耐食性および耐摩耗性を向上させる作用があり、本発明での不可欠元素である。この含有量が０.０２％未満では前記作用の所望の効果が認められず、一方、０.１％を越えると、靭性および耐熱疲労割れ性が低下するので、その含有量を０.０２〜０.１％と定めた。
【００１９】
Ｎｂ（ニオブ）およびＴａ（タンタル）：これらの元素はＣと結合して炭化物を形成し、高温強度、溶融ガラスに対する耐食性および高温での耐酸化性を向上させるが、ＮｂおよびＴａのうち１種または合計量が質量％で０.５％未満では前記作用の所望の効果が認められず、一方２％を越えて含有させても一層の向上はないので、その含有量を０.５〜２％と定めた。
【００２０】
Ｍｏ（モリブデン）：ＭｏはＷと同様に高温強度および溶融ガラスに対する耐摩耗性を向上させる。Ｗとの複合添加により効果を一層高めるが、Ｍｏ＋Ｗの含有量が質量％で５％未満では、前記作用の所望の効果が認められず、一方、１０％を越えると、溶融ガラスに対する耐食性および耐熱衝撃性が低下するので、その含有量を５〜１０％と定めた。
【００２１】
Ｔｉ（チタン）およびＺｒ（ジルコニウム）：これらの成分は、Ｃと結合して高融点炭化物を形成し、高温強度、溶融ガラスに対する耐食性および高温での耐酸化性を向上させるが、その含有量が質量％で０.３％未満では前記作用の所望の効果が認められず、一方、１％を越えて含有させても一層の向上は現れないので、その含有量を０.３〜１％と定めた。
【００２２】
【実施例】
本発明に係るＣｏ基耐熱合金を実施例により具体的に説明する。第１表に示される化学組成を持った本実施例発明合金Ｎｏ.１〜１２を、そして第２表に示す従来の合金Ｎｏ１’〜４’および比較例合金Ｎｏ１”〜８”を高周波誘導炉にて溶製し、ロストワックス精密鋳造法により、ＪＩＳＧ５１２２のＢ号試験片素材に鋳造した。
【００２３】
【第１表】

【第２表】

【００２４】
（イ）この試験片素材によりクリ−プ破断試験片を削り出し、大気中で１０００℃に加熱し、５６.９Ｎ／ｍｍ^２の負荷応力の条件下でクリ−プ破断試験を行い、破断寿命を測定し、高温クリ−プ破断強度の指標とした。
（ロ）上記Ｂ号試験片素材より、図１の（ロ）に示す直径２５ｍｍ×高さ７ｍｍの寸法で、直径１３ｍｍの穴を明けた偏芯リング状試験片を削り出し、大気中で１０００℃に２０分加熱した後に１分水冷する試験を繰返し、割れが発生するまでの回数を測定し、耐熱疲労割れ性の指標とした。
（ハ）Ｂ号試験片素材より、直径２５ｍｍ×高さ１０ｍｍの寸法の試験片を削り出し、大気中で１１００℃に２０時間加熱した後、脱スケ−ルして、この試験を２０回繰返した後の酸化減量を測定し、高温における耐酸化性の指標とした。
（ニ）さらに、溶融ガラスに対する耐食性を評価するために、上記Ｂ号試験片素材から、長さ１００ｍｍ×幅１０ｍｍ×厚さ５ｍｍの試験片を削り出し、この試験片を１１００℃の溶融ガラス中に吊して長さ（深さ）５０ｍｍ浸漬し、１０秒後に１０ｍｍ上方に移動（引き上げ）して１０秒間保持した後、元に戻す動作を繰返し、１００時間まで行い、付着したガラスおよび酸化スケ−ルを除去した後に、マイクロメ−タで肉厚測定した。肉厚の減少量を算出し、１年間当たりの侵食量（ｍｍ／ｙｅａｒ）に換算した値で比較した。
【００２５】
（ホ）第１表および第２表に示す耐熱合金のそれぞれについて、図１の（イ）に示されているようなスピナーにおいて、その直径が３００ｍｍ、周壁部３の肉厚が４〜５ｍｍ、周壁部３の高さが８４ｍｍのスピナ−をロストワックス精密鋳造法で鋳造し、機械加工を行って周壁部３に１３，６８０個の微小穴２、２、…を開けた。このスピナ−をガラス繊維の繊維化装置に取付けて使用して、実際の溶融ガラスの繊維化における耐用時間を測定した。この試験条件は、スピナ−の回転数３，０００ｒ.ｐ.ｍ、溶融ガラスの温度１１００℃、溶融ガラスの供給量５００ｋｇ／時間とした。耐用時間の測定においては、４８時間ごと、または製造品種替えの際にスピナ−の穴径および外観のチェックを行い、次の何れかに該当する場合にスピナ−の使用を中止し、使用開始から中止までの時間を寿命とした。
ｉ）最上段の穴の直径が、初期の直径の１.７５倍を越えた時。
ｉｉ）スピナ−のどこかに割れまたは長さ５ｃｍ以上のひびが見つかった時。
また、スピナ−の使用を中止した後、周壁部が膨出した寸法を測定し、変形状況を確認した。
【００２６】
上記（イ）、（ロ）、（ハ）、（ニ）の測定結果を下記の第３表に示す。また、上記（ホ）の測定結果を下記の第４表に示す。
【第３表】

【第４表】

【００２７】
第３表に示されているように、本発明耐熱合金Ｎｏ１〜１２はいずれも従来のＣｏ基合金Ｎｏ.１’、Ｎｏ.２’と耐熱疲労割れ性は同等であるが、高温クリ−プ破断強度、高温での耐酸化性および溶融ガラスに対する耐食性はより優れている。また、従来のＮｉ基合金Ｎｏ.３’、Ｎｏ.４’に比べて耐熱疲労割れ性がやや劣るが、高温クリ−プ破断強度、高温での耐酸化性および溶融ガラスに対する耐食性は優れており、特に高温クリ−プ破断強度は著しく優れている。比較合金Ｎｏ.１”〜Ｎｏ.８”に見られるように、構成成分のうちのいずれかの成分含有量がこの発明の範囲から外れると、高温強度、耐熱疲労割れ性、耐酸化性、溶融ガラスに対する耐食性のうち少なくとも、いずれかの特性が劣るようになることも明らかである。
【００２８】
また、第４表に示されているように、本発明の耐熱合金Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１２は、いずれもスピナ−での実機使用で割れや周壁部の大きな変形もなく、約３００時間の寿命であるのに対して、従来合金Ｎｏ．１’〜Ｎｏ．２’は大きな変形あるいは割れ発生のためにいずれも２４９時間以下の寿命である。また、比較例合金Ｎｏ．１”〜Ｎｏ．８”の場合は、大きな変形あるいは割れの発生のために、いずれも短命であることが分かる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るガラス繊維成形スピナ−用耐熱合金は、高温クリ−プ破断強度、高温における耐酸化性、溶融ガラスに対する耐食性および耐摩耗性に優れており、さらに、耐熱疲労割れ性にも優れている。また、本発明に係るガラス繊維成形用スピナ−は、高温クリ−プ破断強度、高温における耐酸化性、溶融ガラスに対する耐食性および耐摩耗性に優れており、さらに、耐熱疲労割れ性にも優れている合金から製造されているので、長期に亘って優れた性能を発揮する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】その（イ）は、ガラス繊維成形用スピナ−を、一部断面にして示す正面図であり、その（ロ）は本発明の実施例に供した試験片を示す正面図と側面図である。
【符号の説明】
１スピナー２微小穴
３周壁部１０回転軸
１５溶融ガラス供給管[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat resistant alloy and a spinner for a spinner having a peripheral wall portion in which a large number of minute holes into which molten glass is extruded, and particularly to a heat resistant alloy suitable for a glass fiber forming spinner and the heat resistant alloy. It relates to the spinner to be manufactured.
[0002]
[Prior art]
Glass fiber, so-called glass wool, which is a material of the heat insulating sound absorbing material, is generally formed by a rotor, that is, a spinner. As shown in FIG. 1 (a), the spinner 1 has a peripheral wall portion 3 in which a large number of

micro holes

2, 2... For extruding molten glass are formed, and a radius from the lower end portion of the peripheral wall portion 3. The lower flange portion 4 that extends inward and the upper flange portion 5 that also extends radially inward from the upper end portion of the peripheral wall portion 3 are configured to have a substantially donut shape. The lower flange portion 4 includes an inclined flange portion that is gently inclined downward toward the central portion, and a horizontal flange portion 7 that extends from the inclined flange portion by a predetermined amount in the horizontal direction. A circular space 8 having a predetermined width is formed inside the horizontal flange portion 7. On the other hand, the upper flange portion 5 is gently inclined to the central portion, and has a relatively large circular space 9 formed therein. The spinner 1 configured as described above is generally manufactured from a heat-resistant alloy by casting.
[0003]
A flange 11 is integrally provided at the lower end portion of the rotary shaft 10 that is supported in the vertical direction and is driven to rotate at 2000 to 3000 rpm. The flange 11 is larger than the horizontal flange portion 7 of the spinner 1 by a predetermined amount. A mounting flange 12 that is paired with the flange 11 is also prepared. Accordingly, the horizontal flange portion 7 of the spinner 1 is sandwiched from above and below by the flange 11 and the mounting flange 12 of the rotary shaft 10, and a plurality of bolts,

nuts

13, 13,. Removably attached to. A molten glass supply pipe 15 for supplying the molten glass into the spinner 1 extends downward from above through the circular space 9, and a lower end thereof opens near the horizontal flange portion 7.
[0004]
Therefore, when the rotating shaft 10 is rotationally driven at a high speed of about 2000 rpm or more and a high-temperature molten glass of about 1100 ° C. is supplied from the glass supply tube 15, the supplied molten glass is subjected to centrifugal force. Is pressed toward the peripheral wall portion 3 and is pushed out from a large number of

micro holes

3, 3,. As is well known in the art, the extruded molten glass is solidified and cut into a predetermined length to become glass fibers.
[0005]
Since the glass fiber is formed under severe conditions as described above, the spinner-1 is required to have high temperature strength that can withstand high temperature and high speed rotation, particularly high temperature creep rupture strength. Further, since the molten glass passes through the

micro holes

2, 2,..., Corrosion resistance and wear resistance are required. Further, when the portion not directly in contact with the molten glass, for example, the upper flange portion 5 is oxidized at a high temperature and generates an oxidation scale, it falls off and enters the molten glass, so that oxidation resistance at a high temperature is also required to avoid this. . Recently, the specifications of heat insulating sound absorbing materials required by customers are different, and in order to change the specifications of glass fibers correspondingly, after other spinners with different hole diameters and numbers of holes have been replaced in a short time, Used again. Therefore, heating and cooling are often repeated 10 times or more for one spinner, cracking is likely to occur due to thermal fatigue, and heat fatigue cracking properties are also required.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 62-54387 [Patent Document 2]
Japanese Patent Publication No. 63-64512 [0007]
A number of Co-based heat-resistant alloys for spinners that use Co as a basic element as an alloy that satisfies these requirements have been proposed in Patent Document 1 and the like. Although this heat-resistant alloy is excellent in high-temperature strength, it is insufficient under the use conditions where the corrosion resistance to molten glass is severe. A micrograph (200 times) of a conventional Co-based heat resistant alloy is shown below.

In the above photograph, the massive portion is a carbide rich in W, showing a stripe pattern therein, which is a factor of reducing the corrosion resistance and thermal fatigue cracking resistance to the molten glass.
[0008]
Therefore, for example, Patent Document 2 proposes an alloy for a spinner having Ni as a basic element. This Ni-based heat-resistant alloy has excellent corrosion resistance against molten glass and has cost merit compared to a Co-based heat-resistant alloy, but has insufficient high-temperature strength, particularly creep rupture strength. Further, by increasing the C content in order to emphasize the high temperature strength, the heat fatigue cracking resistance is lowered.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the spinner alloy is required to have high temperature creep rupture strength, corrosion resistance to the molten glass, wear resistance, and the like. However, since the Ni-based heat-resistant alloy has Ni as a basic element, the corrosion resistance to the molten glass. Is excellent. In addition, there is an advantage that it can be provided at a lower cost than a Co-base heat-resistant alloy. However, conventional Ni-based heat-resistant alloys have a drawback in high-temperature creep rupture strength, and are not always satisfactory as heat-resistant alloys for glass fiber forming spinners.
Therefore, the present invention is excellent in corrosion resistance to molten glass, excellent in high temperature creep rupture strength, and further has heat-resistant fatigue cracking property, and is cheaper than the conventional Co-based heat-resistant alloy. The purpose is to provide alloys. Another object of the present invention is to provide a glass fiber molding spinner that is excellent in corrosion resistance to molten glass, excellent in high-temperature creep rupture strength, and further improved in thermal fatigue crack resistance.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention has studied various Co-base heat-resistant alloys, and as a result, 0.02 to 0.1% by mass of B is added, and main elements such as Ni, Cr, Co, and W are added. It has been found that the high temperature creep rupture strength and the molten glass erosion resistance are greatly improved by adjusting the content of. That is, hot chestnut - flop breaking strength, as a result of corrosion resistance and wear resistance to the molten glass, the research to develop a resistance to oxidation and alloys provided with the thermal fatigue crack resistance at high temperatures, in mass%,
C: 0.3 to 0.8%
Si: 2-3%
Mn: 0 to 1%
Ni: 15-25%
Cr: 25 to 35%
Co: 25-40%
W: 5-8%, and
B: A heat-resistant alloy containing 0.02 to 0.1% and the remainder composed of inevitable impurities (more than mass% ) not only has excellent high-temperature creep rupture strength but also resistance to molten glass corrosion. Further, the inventors have obtained the knowledge that when this heat-resistant alloy is used for the production of a glass fiber-forming spinner, it exhibits excellent performance over a long period of time. The micrograph (200 times) is shown below.

In the above photograph, the W-rich bulk carbide, which was present in the B-free conventional material, forms a B-rich precipitate and disperses within the grains, thereby providing corrosion resistance to the molten glass and creep rupture. It can be seen that the strength is greatly improved.
[00011]
If necessary, one or two of Nb and Ta are 0.5 to 2%, one or two of W and Mo are 5 to 10%, and one of Ti and Zr. A heat-resistant alloy having the same performance was obtained even when 0.3 to 1% of seeds or two kinds were appropriately selected and contained in one or more kinds.
[0012]
The reason why the component composition range is limited as described above will be described below.
C (carbon): C dissolves in the substrate and forms carbides with Cr, W, Mo, Nb, Ti, Zr, etc. to improve high temperature strength and wear resistance against molten glass, but its content If the content is less than 0.3% by mass , the desired effect cannot be obtained. On the other hand, if the content exceeds 0.8%, the toughness and thermal fatigue crack resistance are lowered, and the corrosion resistance to molten glass is also lowered. Therefore, the content was determined to be 0.3 to 0.8%. However, when the emphasis is on improving high-temperature strength and wear resistance, 0.5 to 0.8% is desirable.
[0013]
Si (silicon): Si is added to adjust the deoxidation of the alloy and improves the oxidation resistance at high temperature and the high temperature strength. However, if its content is less than 0.2% by mass , the desired effect is exerted on the above action. On the other hand, if it exceeds 3%, the toughness is lowered, so the content range was set to 0.2 to 3%.
[0014]
Mn (manganese): Mn is added for deoxidation adjustment as necessary. However, if its content exceeds 1%, the corrosion resistance of the alloy to molten glass and the oxidation resistance at high temperatures are reduced. The upper limit of the content was set to 1%.
[0015]
Ni (nickel): Ni is a basic element of the alloy of the present invention together with Co and Cr, and is an indispensable element for obtaining desired high-temperature strength and corrosion resistance against molten glass, but Co is more effective for high-temperature strength. Therefore, the component range was determined to be 15 to 25%.
[0016]
Cr (Chromium): cr except that a solid solution in the matrix, when combined with C to form a carbide improves the abrasion resistance against high-temperature strength and the molten glass, the working its content is less than 25% by mass% If the desired effect is not obtained, and if it exceeds 35%, the toughness is drastically lowered, so the content was determined to be 25 to 35%.
[0017]
Co (cobalt): Co is dissolved in the matrix as well as Ni, high temperature strength, especially high temperature chestnut - improves the flop breaking strength, improves the corrosion resistance and abrasion resistance to the molten glass, the content is mass% If the content is less than 25%, the desired effect of the above action cannot be obtained. On the other hand, if the content exceeds 40%, the above properties are not further improved, and Co is expensive and increases the production cost. Set to 25-40%.
W (tungsten): W dissolves in the base material, and combines with C to form a carbide, thereby improving the high-temperature strength and wear resistance against molten glass. However, as shown in the photograph in paragraph 0007 of the specification , W carbide tends to be agglomerated, and this agglomerate is a factor that lowers the corrosion resistance and thermal shock resistance of molten glass. On the other hand, by adding B as in the photograph of paragraph 0010 of the specification, W becomes a granular boride, and these defects are eliminated. In this situation, if the W content is less than 5%, the desired effect of the above action is not observed. On the other hand, if the W content exceeds 8%, the corrosion resistance and the thermal fatigue cracking resistance against the molten glass are lowered. It was set to ~ 8%.
[0018]
B (boron): B not only strengthens the grain boundaries and combines with W to form granular borides to significantly improve high temperature strength, particularly creep rupture strength, but also corrosion resistance and wear resistance to molten glass It is an essential element in the present invention. If the content is less than 0.02%, the desired effect of the above action is not observed. On the other hand, if the content exceeds 0.1%, the toughness and the thermal fatigue crack resistance are lowered. It was set as 0.1%.
[0019]
Nb (niobium) and Ta (tantalum): These elements combine with C to form carbides and improve high-temperature strength, corrosion resistance to molten glass and oxidation resistance at high temperatures, but one of Nb and Ta Alternatively, if the total amount is less than 0.5% by mass , the desired effect of the above action is not recognized, but if it exceeds 2%, there is no further improvement, so the content is 0.5-2. %.
[0020]
Mo (molybdenum): Mo, like W, improves high-temperature strength and wear resistance against molten glass. The effect is further enhanced by combined addition with W. If the content of Mo + W is less than 5% by mass , the desired effect of the above action is not observed. On the other hand, if the content exceeds 10%, corrosion resistance and heat resistance against molten glass Since impact properties are reduced, the content is determined to be 5 to 10%.
[0021]
Ti (titanium) and Zr (zirconium): These components combine with C to form a high-melting point carbide and improve high-temperature strength, corrosion resistance to molten glass and oxidation resistance at high temperatures, but the content is If the mass% is less than 0.3%, the desired effect of the above action is not recognized. On the other hand, if the content exceeds 1%, further improvement does not appear, so the content is 0.3-1%. Determined.
[0022]
【Example】
The Co-base heat-resistant alloy according to the present invention will be specifically described with reference to examples. Example invention alloys Nos. 1 to 12 having chemical compositions shown in Table 1 and conventional alloys No. 1 'to 4' and comparative alloys No. 1 "to 8" shown in Table 2 are induction induction furnaces. And was cast into a JIS G5122 B specimen material by the lost wax precision casting method.
[0023]
[Table 1]

[Table 2]

[0024]
(A) A creep rupture test piece is cut out from the test piece material, heated to 1000 ° C. in the atmosphere, and subjected to a creep rupture test under a load stress of 56.9 N / mm ² to obtain a rupture life. Was used as an index of high temperature creep rupture strength.
(B) An eccentric ring-shaped test piece having a diameter of 25 mm and a height of 7 mm shown in (b) of FIG. A test of heating for 1 minute after heating at 0 ° C. was repeated, and the number of times until cracking was measured was used as an index of heat-resistant fatigue cracking property.
(C) A test piece having a diameter of 25 mm and a height of 10 mm was cut from the No. B test piece material, heated to 1100 ° C. for 20 hours in the atmosphere, then descaled, and this test was repeated 20 times. Thereafter, the weight loss after oxidation was measured and used as an index of oxidation resistance at high temperatures.
(D) Further, in order to evaluate the corrosion resistance against the molten glass, a test piece of length 100 mm × width 10 mm × thickness 5 mm was cut out from the above-mentioned No. B test piece material, and this test piece was put into molten glass at 1100 ° C. Suspended to 50 mm in length (depth), moved 10 mm upward (pulled up) after 10 seconds and held for 10 seconds, and then repeated the operation of returning to the original state for up to 100 hours. After removing the rule, the thickness was measured with a micrometer. The amount of decrease in wall thickness was calculated and compared with a value converted to the amount of erosion per year (mm / year).
[0025]
(E) For each of the heat-resistant alloys shown in Tables 1 and 2, in the spinner as shown in FIG. 1 (a), the diameter is 300 mm, the thickness of the peripheral wall 3 is 4 to 5 mm, A spinner having a height of 84 mm on the peripheral wall portion 3 was cast by the lost wax precision casting method, and machined to form 13,680

fine holes

2, 2,. This spinner was attached to a glass fiber fiberizing apparatus and used to measure the service life in actual molten glass fiberization. The test conditions were a spinner speed of 3,000 rpm, a molten glass temperature of 1100 ° C., and a molten glass supply rate of 500 kg / hour. When measuring the service life, check the hole diameter and appearance of the spinner every 48 hours or when changing the production type. If any of the following applies, stop using the spinner and start using it. The time until cancellation was defined as the life.
i) When the diameter of the uppermost hole exceeds 1.75 times the initial diameter.
ii) When a crack or a crack of 5 cm or more is found somewhere in the spinner.
Moreover, after stopping use of a spinner, the dimension which the surrounding wall part swelled was measured, and the deformation | transformation condition was confirmed.
[0026]
The measurement results of (A), (B), (C) and (D) are shown in Table 3 below. The measurement results of (e) are shown in Table 4 below.
[Table 3]

[Table 4]

[0027]
As shown in Table 3, the heat-resistant alloys Nos. 1 to 12 of the present invention are equivalent in heat-resistant fatigue cracking properties to conventional Co-base alloys No. 1 ′ and No. 2 ′, but the high temperature creep Breaking strength, oxidation resistance at high temperature and corrosion resistance against molten glass are more excellent. In addition, although heat fatigue cracking resistance is slightly inferior to conventional Ni-based alloys No. 3 ′ and No. 4 ′, the high temperature creep rupture strength, oxidation resistance at high temperatures, and corrosion resistance to molten glass are excellent. In particular, the high temperature creep rupture strength is remarkably excellent. As seen in comparative alloys No. 1 "to No. 8", if the content of any of the constituents is out of the scope of the present invention, high temperature strength, thermal fatigue crack resistance, oxidation resistance, melting It is also clear that at least one of the properties of the corrosion resistance to glass becomes inferior.
[0028]
Further, as shown in Table 4, the heat resistant alloy no. 1-No. No. 12 has a life of about 300 hours without any cracks or large deformation of the peripheral wall when using an actual machine with a spinner. 1'- No. 2 ' has a lifetime of 249 hours or less due to large deformation or cracking. Comparative Example Alloy No. In the case of 1 ″ to No. 8 ″, it can be seen that both are short-lived due to the occurrence of large deformations or cracks.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, the heat resistant alloy for glass fiber forming spinner according to the present invention is excellent in high temperature creep rupture strength, oxidation resistance at high temperature, corrosion resistance and abrasion resistance to molten glass, and further, heat fatigue cracking. Also excellent in properties. Further, the glass fiber molding spinner according to the present invention is excellent in high temperature creep rupture strength, oxidation resistance at high temperature, corrosion resistance and abrasion resistance to molten glass, and excellent in heat fatigue crack resistance. Since it is manufactured from an alloy, an effect of exhibiting excellent performance over a long period can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 (a) is a front view showing a glass fiber forming spinner with a partial cross section, and FIG. 1 (b) is a front view and a side view showing a test piece used in an example of the present invention. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Spinner 2 Micro hole 3 Perimeter wall part 10 Rotating shaft 15 Molten glass supply pipe

Claims

C: 0.3 to 0.8%
Si: 0.2 to 3%
Mn: 0 to 1%
Ni: 15-25%
Cr: 25 to 35%
Co: 25-40%
W: 5-8%, and
B: A heat-resistant alloy for a glass fiber-molded spinner, characterized by containing 0.02 to 0.1% and the remainder composed of inevitable impurities (more than mass% ).

C: 0.3 to 0.8%
Si: 0.2 to 3%
Mn: 0 to 1%
Ni: 15-25%
Cr: 25 to 35%
Co: 25-40%
W: 5-8%
B: 0.02 to 0.1%, and
One type or two types of Nb and Ta: 0.5% to 2%, and the remainder having a composition (more than mass% ) of inevitable impurities.

C: 0.3 to 0.8%
Si: 0.2 to 3%
Mn: 0 to 1%
Ni: 15-25%
Cr: 25 to 35%
Co: 25-40%
B: 0.02 to 0.1%, and
One or two of W and Mo: A heat-resistant alloy for glass fiber-molded spinners, which contains 5 to 10% and the remainder is composed of inevitable impurities (more than mass% ).

C: 0.3 to 0.8%
Si: 0.2 to 3%
Mn: 0 to 1%
Ni: 15-25%
Cr: 25 to 35%
Co: 25-40%
W: 5-8%
B: 0.02 to 0.1%
One or two of Nb and Ta: 0.5 to 2%, or one or two of Ti and Zr: 0.3 to 1%, with the remainder consisting of inevitable impurities A heat-resistant alloy for glass fiber forming spinners, characterized by having ( % by mass or more).

A peripheral wall portion in which a large number of minute holes through which molten glass is extruded is formed, a lower flange portion extending a predetermined amount radially inward from the lower end portion of the peripheral wall portion, and a radius inward from the upper end portion of the peripheral wall portion And a rotor configured to have a substantially donut shape from an upper flange portion extending by a predetermined amount to the rotor, the rotor being detachably attached to the rotating shaft, and the molten glass from above A spinner to be supplied,
A spinner for glass fiber molding, wherein the spinner is manufactured from the heat-resistant alloy according to any one of claims 1 to 4.