JPS6116408B2 - - Google Patents
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- JPS6116408B2 JPS6116408B2 JP58073835A JP7383583A JPS6116408B2 JP S6116408 B2 JPS6116408 B2 JP S6116408B2 JP 58073835 A JP58073835 A JP 58073835A JP 7383583 A JP7383583 A JP 7383583A JP S6116408 B2 JPS6116408 B2 JP S6116408B2
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- ceramic
- rolls
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/0006—Details, accessories not peculiar to any of the following furnaces
- C21D9/0012—Rolls; Roll arrangements
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
Description
本発明は熱処理炉用ロール、特に各種金属板、
例えば珪素鋼板、ステンレス板、アルミニウム
板、その他合金板、銅およびその合金板等の熱処
理においては、雰囲気温度300〜1200℃の範囲で
好適に使用しうる熱処理炉用ロールに関するもの
である。
従来、この種の熱処理用ロールとしては、
(1) 高Cr、高Ni含有の耐熱合金製ロールを水冷
又は非水冷で直接被熱処理材を支持し、搬送に
用いる金属ロール、
(2) 前記(1)の耐熱合金製ロールの寿命延長を目的
として耐熱合金製ロール表面にAl2O3、ZrO2、
SiO2等のセラミツクスを溶着被膜したもの、
又セラミツク、セラミツクフアイバーをスリー
ブ状にして、被熱処理材を支持し、搬送に用い
るセラミツクロール、
(3) 黒鉛又は黒鉛質繊維をスリーブ状にして被熱
処理材を支持し、搬送に用いるカーボンロー
ル、
等が考案され使用されている。
しかしこれらいずれの炉中ロールにおいても希
望する特性をすべて満足するには至つていない。
即ち、水冷金属ロールにおいては、ロール表面温
度の低下によりロールピツクアツプの発生には効
果があるが、水冷による熱量損失が非常に大きく
なるという欠点がある。まだ非水冷金属ロールに
おいては、水冷による熱量損失は解消できるもの
の、炉内温度(ロール温度)が800℃以上の高温
下においては、ロールピツクアツプの多発によ
り、被熱処理材に押疵をつける等の品質低下をま
ねく結果となる。
前記耐熱合金製ロールのロールピツクアツプ防
止により被熱処理材の品質を安定させかつロール
寿命を延長させる手段として、耐熱、合金製ロー
ル表面に、Al2O3、ZrO2、SiO2等を溶着被覆した
ものが使用されているが、素材と溶着層との熱膨
張差に伴なうはく離を生じやすく、これがロール
寿命を決定してしまうという欠点があつた。
またセラミツクスリーブをロールに嵌合させた
ロールも用いられたことがあるが、セラミツクス
リーブ自体の機械的強度が弱いため、取付け時等
に充分な注意を必要とされるばかりでなく、セラ
ミツク自体が割れ易いという欠点のため、セラミ
ツクの長所である耐ロールピツクアツプ性が発揮
されていない。
また、アスベスト積層板をロール軸に締め付け
たアスベストロールも提案されているが、アスベ
ストは約400℃以上で結晶水を放出し、700℃を越
えるとアスベスト自体が脆弱化するという欠点が
ある。
さらにまたカーボンロールの場合は、高温弱酸
化性雰囲気から高温還元雰囲気まで比較的ロール
ピツクアツプは少ない。例えば特公昭47−13165
号公報で提案した酸化クロムを含浸したカーボン
ロールは弱酸化性雰囲気中において良好なピツク
アツプ性を示す。しかし酸化クロム含浸カーボン
ロールの使用温度は900℃程度でそれ以上の高温
では酸化消耗がかえつて大きくなり、使用できな
くなる。また、特公昭54−10961号公報で提案さ
れたリン酸アルミニウム水溶液を含浸させること
を特徴としたカーボンスリーブを熱処理炉用とし
て用いることにより1000℃以上の高温でかつ弱酸
化性雰囲気において、耐ロールピツクアツプ性に
対して良好な結果を得ている。しかしリン酸アル
ミニウムを含浸させたカーボンスリープは、サポ
ートとしているシヤフト等を腐食させ、シヤフト
の折損につながる欠点を有している。加えて全般
的にカーボンロールは被熱処理材に対して軟かい
ということから、金属ロールやセラミツクロール
の耐摩耗性に比べると劣つている。
本発明者らは種々の検討を行なつた結果、セラ
ミツクスの持つ耐摩耗性、高硬度、高強度とカー
ボンの持つ微鉄粉との低ぬれ性、低反応性を活用
して耐ロールピツクアツプ性を向上させるために
は、ち密でかつ高強度でさらには炭素質粉体を内
在したものが好ましく、そのためには炭素質粉体
材料もち密な粉体を使用してセラミツクスおよび
バインダー等を混合して成形し、焼成することが
望ましいことが判明し、これは既に特願昭58−
13175号で出願済みである。
ここで用いる炭素質粉体の粒度としては、粗す
ぎるとセラミツクス中に炭素がまばらに存在し、
炭素の存在しないところで耐ロールピツクアツプ
性が低下しピツクアツプが発生し易くなつてしま
う。
また、ロール表面を研削する際、セラミツク成
分との硬度差があるため(セラミツクスに対して
炭素質粉体の硬度は小さい)平滑度が得られず、
段差を生ずる。この段差の発生により段差部分か
ら、ピツクアツプを発生し易くなり、ロールの耐
用性が低下する。この様な種々の検討結果から用
いる炭素質粉体の粒子径を細粒化(74μm以下)
することにより、問題解決を図つたが、その結果
は充分なものでないことが判明した。
本発明者等は更に検討を加えた結果、カーボン
源としてAl2O3、SiO2等セラミツクス材料を灰分
として含むカーボン材料を用いることにより優れ
た特性を示すことが判明した。このカーボン材料
においては、セラミツクス材料は極めて小さな単
位でカーボン中に分散されており、カーボンとセ
ラミツクスの複合化が均一に行なわれているため
炭素質粉体の硬度が向上する。また、炭素質粉体
の酸化損耗に対しては灰分として含まれたセラミ
ツクスが黒鉛粒子の表面に保護被膜を形成するた
め酸化損耗速度は減衰することにより耐ロールピ
ツクアツプ性の高いロールを得ることができる。
即ち、本発明は高温雰囲気炉内において被熱処
理材を支持し、搬送する炉内ロールに見られる前
記諸問題を除去し、耐ロールピツクアツプ性、耐
摩耗性に優れる熱処理炉用ロールを目的とするも
のであり、この目的達成のために本発明は、上記
先願(特願昭58−13175号)の炭素質材料にかえ
てAl2O3、SiO2等セラミツクス材料を灰分として
含むカーボン材料を使用することを特徴とする熱
処理ロールを提案するものである。
本発明において用いられるカーボン源としては
灰分としてAl2O3、SiO2等セラミツクス材料を含
む土状黒鉛、鱗状黒鉛等の微粉体カーボン材料
(好ましくは74μm以下)を用いる。この微粉体
カーボン材料においては、灰分が10wt%以上の
もので灰分中のAl2O3とSiO2の含量が50wt%以上
を含むものがより好ましい。この様なカーボン材
料を用いて炭素成分がロール中に5〜40%以上に
なる様に配合する。
上記したカーボン材料に酸化物、窒化物、炭化
物の1種または2種以上のセラミツクス粉体にバ
インダーを添加した後十分に混合を行ないスリー
ブを成形する。成形方法としては、アイソスタテ
イツクプレス、押出成形、プレス成形、振動成形
等の成形法がある。この様にして成形された成形
体を無酸化雰囲気中で焼成を行なう。
本発明においては、潤滑法、微鉄粉との反応抑
制のために炭素成分を耐摩耗性に優れたセラミツ
クス中に必要な量、粉体原料として添加するため
耐ロールピツクアツプ性、耐摩耗性に優れた炭素
含有セラミツクスリーブを得ることが可能となる
と同時に、灰分としてAl2O3、SiO2等のセラミツ
クス材料を含むカーボン源を使用することにより
耐酸化性の向上、さらにはカーボン材料の硬度向
上により優れた耐ロールピツクアツプ性を示す。
しかし、焼成体スリーブ中に含まれる炭素成分
が5%未満になると潤滑性、微鉄粉との反応抑制
効果が低下すると共に耐熱衝撃性が低下する。他
方炭素成分が40%を越えると機械的強度の低下に
伴ない、耐摩耗性の低下を招くとともに、耐酸化
性が低下する結果となるため、焼成体スリーブ中
に含まれる炭素成分は5〜40%が必要となるが好
ましくは10〜40%の範囲である。
以下実施例については詳細する。
実施例
Al2O3、MgO、Si3N4、SiC等のセラミツクス粉
体に、粒径74μm以下の灰分15%を含む土状黒鉛
(灰分中のAl2O3とSiO2の含量68%)を加えフエ
ノール樹脂を配合して混練後、成形し無酸化雰囲
気で焼成した。焼成後スリーブはダイヤモンドに
より表面平滑度が100μm以下になるように研削
し、熱処理炉用ロールとした。
以上のようにして得られた焼成体スリーブを実
際の鋼板熱処理炉(温度800〜1050℃、N2−H2−
H2O雰囲気)で1800時間使用した結果を次表に示
す。なお、比較として炭素を含まないAl2O3ロー
ルおよびカーボン含浸Al2O3ロールさらに低炭素
含有MgOロールの使用を同一条件下で行なつた
のでその結果も次表に併記した。
The present invention relates to rolls for heat treatment furnaces, especially various metal plates,
For example, the present invention relates to a roll for a heat treatment furnace that can be suitably used at an ambient temperature range of 300 to 1200°C in the heat treatment of silicon steel plates, stainless steel plates, aluminum plates, other alloy plates, copper and its alloy plates, etc. Conventionally, this type of roll for heat treatment includes (1) a metal roll made of a heat-resistant alloy containing high Cr and high Ni that directly supports and conveys the material to be heat treated with water cooling or non-water cooling; (2) the above-mentioned ( In order to extend the life of the heat-resistant alloy roll mentioned in 1), Al 2 O 3 , ZrO 2 ,
Welded coating of ceramics such as SiO 2 ,
Ceramic rolls made of ceramic or ceramic fibers in the form of sleeves to support and transport materials to be heat treated; (3) carbon rolls made of graphite or graphite fibers in the form of sleeves to support materials to be heat treated and used to transport; etc. have been devised and used. However, none of these furnace rolls has been able to satisfy all of the desired characteristics.
That is, water-cooled metal rolls are effective in preventing roll pickup by lowering the roll surface temperature, but have the disadvantage that the loss of heat due to water cooling becomes extremely large. For non-water-cooled metal rolls, although the heat loss due to water cooling can be eliminated, when the furnace temperature (roll temperature) is over 800℃, roll pick-ups occur frequently, causing damage to the heat-treated material. This results in a decline in quality. As a means to stabilize the quality of the heat-treated material and extend the life of the roll by preventing roll pickup of the heat-resistant alloy roll, the surface of the heat-resistant alloy roll was welded and coated with Al 2 O 3 , ZrO 2 , SiO 2 , etc. However, it has the disadvantage that it tends to cause peeling due to the difference in thermal expansion between the material and the welding layer, and this determines the life of the roll. Also, rolls with ceramic sleeves fitted onto the rolls have been used, but the mechanical strength of the ceramic sleeves themselves is weak, so not only is it necessary to be very careful when installing them, but the ceramic sleeves themselves are Due to the drawback of being easily broken, ceramic does not exhibit its roll pick-up resistance, which is an advantage. An asbestos roll made of asbestos laminates tightened around the roll shaft has also been proposed, but the drawback is that asbestos releases crystal water at temperatures above about 400°C, and asbestos itself becomes brittle at temperatures above 700°C. Furthermore, in the case of carbon rolls, there is relatively little roll pickup from a high-temperature, slightly oxidizing atmosphere to a high-temperature reducing atmosphere. For example, Tokuko Sho 47-13165
The carbon roll impregnated with chromium oxide proposed in the publication exhibits good pick-up properties in a weakly oxidizing atmosphere. However, the operating temperature of chromium oxide-impregnated carbon rolls is approximately 900°C, and if the temperature is higher than that, oxidation consumption becomes even greater, making them unusable. In addition, by using the carbon sleeve proposed in Japanese Patent Publication No. 54-10961, which is characterized by being impregnated with an aluminum phosphate aqueous solution, for heat treatment furnaces, it can be rolled resistant at high temperatures of 1000°C or higher and in a mildly oxidizing atmosphere. Good results have been obtained regarding pick-up properties. However, carbon sleep impregnated with aluminum phosphate has the disadvantage that it corrodes the shaft that serves as a support, leading to breakage of the shaft. In addition, carbon rolls are generally softer than the materials to be heat treated, and therefore have inferior wear resistance compared to metal rolls or ceramic rolls. As a result of various studies, the inventors of the present invention have developed roll pick-up resistance by utilizing the abrasion resistance, high hardness, and high strength of ceramics and the low wettability and low reactivity with fine iron powder of carbon. In order to improve the performance, it is preferable to use a material that is dense, has high strength, and further contains carbonaceous powder, and for this purpose, a dense carbonaceous powder material is used and mixed with ceramics, a binder, etc. It was found that it was desirable to mold and fire the
The application has been filed under No. 13175. If the particle size of the carbonaceous powder used here is too coarse, carbon will exist sparsely in the ceramics.
In the absence of carbon, roll pick-up resistance decreases and pick-ups are more likely to occur. In addition, when grinding the roll surface, smoothness cannot be obtained due to the difference in hardness with the ceramic component (the hardness of carbonaceous powder is smaller than that of ceramics).
Creates a step. Due to the occurrence of this level difference, pick-up is likely to occur from the level difference part, and the durability of the roll is reduced. Based on the results of these various studies, we decided to reduce the particle size of the carbonaceous powder used (74 μm or less).
Although we attempted to solve the problem by doing so, it turned out that the results were not satisfactory. As a result of further studies, the inventors of the present invention found that excellent characteristics can be exhibited by using a carbon material containing ceramic materials such as Al 2 O 3 and SiO 2 as ash as a carbon source. In this carbon material, the ceramic material is dispersed in the carbon in extremely small units, and the carbon and ceramics are evenly composited, so that the hardness of the carbonaceous powder is improved. In addition, with respect to oxidative wear of carbonaceous powder, ceramics contained as ash forms a protective film on the surface of graphite particles, which reduces the rate of oxidative wear and makes it possible to obtain rolls with high roll pick-up resistance. can. That is, the object of the present invention is to provide a roll for a heat treatment furnace that eliminates the above-mentioned problems encountered in furnace rolls that support and convey materials to be heat treated in a high-temperature atmosphere furnace, and that has excellent roll pick-up resistance and wear resistance. In order to achieve this objective, the present invention uses a carbon material containing ceramic materials such as Al 2 O 3 and SiO 2 as ash instead of the carbonaceous material of the earlier application (Japanese Patent Application No. 13175/1982). The present invention proposes a heat treatment roll that is characterized in that it can be used. As the carbon source used in the present invention, a fine powder carbon material (preferably 74 μm or less) such as earthy graphite or scale graphite containing a ceramic material such as Al 2 O 3 or SiO 2 as ash is used. In this fine powder carbon material, it is more preferable that the ash content is 10 wt% or more, and the content of Al 2 O 3 and SiO 2 in the ash is 50 wt% or more. Using such a carbon material, the roll is blended with a carbon content of 5 to 40% or more. A binder is added to the above carbon material, ceramic powder of one or more of oxides, nitrides, and carbides, and then thoroughly mixed to form a sleeve. Molding methods include isostatic pressing, extrusion molding, press molding, vibration molding, and the like. The compact thus formed is fired in a non-oxidizing atmosphere. In the present invention, carbon components are added as a powder raw material in the required amount to ceramics with excellent wear resistance in order to suppress the reaction with fine iron powder and improve roll pick-up resistance and wear resistance. It is possible to obtain an excellent carbon-containing ceramic sleeve, and at the same time, by using a carbon source containing ceramic materials such as Al 2 O 3 and SiO 2 as ash, it is possible to improve the oxidation resistance and further improve the hardness of the carbon material. Shows excellent roll pick-up resistance. However, when the carbon component contained in the fired sleeve is less than 5%, the lubricity and the effect of suppressing reaction with fine iron powder are reduced, and the thermal shock resistance is reduced. On the other hand, if the carbon content exceeds 40%, mechanical strength decreases, leading to a decrease in wear resistance and oxidation resistance. 40% is required, preferably in the range of 10-40%. Examples will be described in detail below. Example Ceramic powder such as Al 2 O 3 , MgO, Si 3 N 4 , SiC, etc., containing earthy graphite containing 15% ash with a particle size of 74 μm or less (the content of Al 2 O 3 and SiO 2 in the ash is 68%) ) and blended with phenolic resin, kneaded, molded, and fired in a non-oxidizing atmosphere. After firing, the sleeve was ground with diamond to a surface smoothness of 100 μm or less, and was used as a roll for a heat treatment furnace. The fired sleeve obtained as described above was heated in an actual steel sheet heat treatment furnace (temperature 800 to 1050℃, N 2 −H 2 −
The following table shows the results of using the product for 1800 hours in a H 2 O atmosphere. For comparison, a carbon-free Al 2 O 3 roll, a carbon-impregnated Al 2 O 3 roll, and a low carbon-containing MgO roll were used under the same conditions, and the results are also listed in the table below.
【表】
上記実施例の如く、本発明のロールは、耐ロー
ルピツクアツプ性に優秀な成積を示し、ロール寿
命延長に大きく貢献したことがわかる。[Table] As shown in the above examples, it can be seen that the roll of the present invention exhibited excellent roll pick-up resistance and greatly contributed to extending the life of the roll.
Claims (1)
持し搬送する炉内ロールにおいて、ロール軸に、
Al2O3、SiO2等のセラミツクス材料を灰分として
含む炭素材料を炭素成分として5〜40%含有し、
残部酸化物、窒化物、炭化物等のセラミツクスよ
りなる焼成体を具備することを特徴とする熱処理
炉用ロール。1. In the furnace roll that supports and conveys the material to be heat treated in a heat treatment furnace with a high temperature atmosphere, the roll shaft has a
Contains 5 to 40% carbon material containing ceramic materials such as Al 2 O 3 and SiO 2 as ash as a carbon component,
1. A roll for a heat treatment furnace, comprising a fired body made of ceramics such as oxide, nitride, or carbide.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58073835A JPS59200716A (en) | 1983-04-28 | 1983-04-28 | Roll for heat treatment furnace |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58073835A JPS59200716A (en) | 1983-04-28 | 1983-04-28 | Roll for heat treatment furnace |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59200716A JPS59200716A (en) | 1984-11-14 |
| JPS6116408B2 true JPS6116408B2 (en) | 1986-04-30 |
Family
ID=13529591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58073835A Granted JPS59200716A (en) | 1983-04-28 | 1983-04-28 | Roll for heat treatment furnace |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59200716A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2739171B2 (en) * | 1987-06-29 | 1998-04-08 | イビデン株式会社 | Stainless steel transport roller |
-
1983
- 1983-04-28 JP JP58073835A patent/JPS59200716A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59200716A (en) | 1984-11-14 |
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