【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は連続式熱処理炉用ロールに係り、特に
耐熱性および高温耐摩耗性にすぐれた被覆層を有
するロールに関する。
鋼帯の連続式熱処理炉の炉内ロールは通常600
〜1000℃の高温雰囲気で使用されるため一般に耐
熱性および高温クリープ特性にすぐれた高Ni―
Crの耐熱鋳鋼ロールが用いられている。
しかし従来使用されている耐熱鋳鋼ロールは高
温硬度が低いために、600〜1000℃の高温で常に
鋼帯と接触する状態では容易にロール表面に肌荒
れや疵が発生する欠点がある。また、このような
肌荒れや疵が発生すると製品鋼板に転写されるだ
けではなく、鋼板の表面が削り取られロールに付
着積層して、いわゆる「ビルドアツプ」と称され
る突起状物を形成し製品品質を著しく劣化させ
る。
また連続焼鈍炉などでは、第１図Ａ，Ｂに示す
如く鋼帯２のスリツプもしくは蛇行を防止するた
めにシヨツトブラストなどによりロール４の表面
に適当な粗度６を与えているが、上記の如く従来
ロールでは高温硬度が低いために短期間で粗度が
低下し通板速度を落さざるを得なくなり生産性の
低下の原因ともなる。
かくの如く、従来の連続式熱処理炉用ロールは
多くの欠点を有し、そのため１〜３ケ月で表面研
摩もしくは取替えを余儀なくされている現状であ
る。
本発明の目的は、連続式熱処理炉用ロールの上
記従来技術の欠点を解消し、すぐれた耐熱性と高
温耐摩耗性を有するロールを提供するにある。
本発明の要旨とするところは次の如くである。
すなわち、圧延鋼帯を連続熱処理する耐熱鋳鋼よ
り成る連続式熱処理炉用ロールにおいて、前記ロ
ール表面にクロム炭化物を60〜90重量％含み残部
がニツケル、クロム合金もしくはコバルトより成
る混合粉体の溶射による被覆層を有して成ること
を特徴とする連続式熱処理炉用ロール、である。
炭化物が一般に硬度が高く、特にCr炭化物は
経済的な常用金属炭化物中硬度が極めて高く、か
つ高温で硬度低下が少い安定炭化物であることが
知られている。しかしCr炭化物のみをロール表
面に溶射してもその密着性が悪いために実際に適
用することができない。そこで本発明者はCr炭
化物に密着性と結合性を付与するためにNi―Cr
合金もしくはCoを用い多くの物性試験の結果、
本発明を得たものである。
次に本発明を得るために本発明者が行つた実験
結果について説明する。
母材としてJIS G5122のNi：19.00〜22.00％、
Cr：23.00〜27.00％、Ｃ：0.35〜0.45％のSCH22
を使用し、クロム炭化物として安定なCr3C2粉末
を使用し、これにバインダーとしてNi―Cr合金
もしくはCo金属の粉体を混合し、その混合割合
を第１表に示す如く５種類として各供試混合粉体
を母材上に厚さ0.1mmを目標として通常0.05〜0.5
mm厚に溶射して被覆層を形成し、各被覆層につい
て熱衝撃試験を実施してその耐剥離性を試験し、
同時に各被覆層の高温硬度を測定した。
熱衝撃試験は1100℃に加熱後２分間保持後水冷
処理する繰返し試験を行ない、母材から被覆層が
剥離するまでの繰返し回数によつて優劣を判定し
た。
第１表のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの各混合粉体試料
The present invention relates to a roll for a continuous heat treatment furnace, and particularly to a roll having a coating layer with excellent heat resistance and high temperature abrasion resistance. The number of rolls in a continuous heat treatment furnace for steel strips is usually 600.
Since it is used in a high temperature atmosphere of ~1000℃, high Ni-
Cr heat-resistant cast steel rolls are used. However, conventionally used heat-resistant cast steel rolls have a low high-temperature hardness, and therefore have the disadvantage that roughness and scratches easily occur on the roll surface when they are constantly in contact with the steel strip at high temperatures of 600 to 1000°C. In addition, when such rough skin and scratches occur, they are not only transferred to the product steel sheet, but the surface of the steel sheet is scraped off and adhered to the rolls, forming protrusions called "build-up" and impairing product quality. significantly deteriorates. In addition, in continuous annealing furnaces, etc., the surface of the roll 4 is given an appropriate roughness 6 by shot blasting or the like in order to prevent the steel strip 2 from slipping or meandering as shown in FIGS. 1A and B. Conventional rolls have low high-temperature hardness, so the roughness decreases in a short period of time, forcing the sheet passing speed to be reduced, which also causes a decrease in productivity. As described above, conventional rolls for continuous heat treatment furnaces have many drawbacks, and the current situation is that the rolls have to be surface polished or replaced every 1 to 3 months. An object of the present invention is to eliminate the drawbacks of the above-mentioned conventional rolls for continuous heat treatment furnaces and to provide a roll having excellent heat resistance and high-temperature wear resistance. The gist of the present invention is as follows.
That is, in a roll for a continuous heat treatment furnace made of heat-resistant cast steel that continuously heat-treats rolled steel strip, the roll surface is sprayed with a mixed powder containing 60 to 90% by weight of chromium carbide, with the remainder being nickel, chromium alloy, or cobalt. A roll for a continuous heat treatment furnace characterized by having a coating layer. It is known that carbides generally have high hardness, and that Cr carbide in particular has extremely high hardness among economical and commonly used metal carbides, and is a stable carbide that exhibits little hardness loss at high temperatures. However, even if only Cr carbide is sprayed onto the roll surface, its adhesion is poor and it cannot be practically applied. Therefore, the present inventor developed Ni-Cr in order to impart adhesion and bonding properties to Cr carbide.
As a result of many physical property tests using alloys or Co,
The present invention has been obtained. Next, the results of experiments conducted by the inventor to obtain the present invention will be explained. JIS G5122 Ni as base material: 19.00~22.00%,
Cr:23.00~27.00%, C:0.35~0.45% SCH22
Cr 3 C 2 powder, which is stable as chromium carbide, is mixed with Ni-Cr alloy or Co metal powder as a binder, and the mixing ratio is as shown in Table 1. The sample mixed powder is placed on the base material to a thickness of 0.1mm, usually 0.05~0.5mm.
A coating layer was formed by thermal spraying to a thickness of mm, and each coating layer was subjected to a thermal shock test to test its peeling resistance.
At the same time, the high temperature hardness of each coating layer was measured. The thermal shock test was repeated by heating to 1100°C, holding for 2 minutes, and then cooling with water, and the quality was determined by the number of repetitions until the coating layer peeled off from the base material. Mixed powder samples of A, B, C, D, and E in Table 1
【表】
において使用したバインダー金属としては、Ni
―Cr合金とCoをそれぞれ別個に使用し、Ni―Cr
合金におけるNiとCrの組成はNi：55〜80％、
Cr：45〜20％の範囲で組成を変えて試験した
が、これらのバインダーの組成による被覆層の高
温硬度および耐熱衝撃性については有意差は認め
られなかつた。
上記Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの各供試混合粉体の溶
射による母材上に形成された被覆層の200〜1000
℃間の高温硬度（Hv）は第２図に示すとおりで
あり、熱衝撃試験による剥離までの繰返し回数は
第２表に示すとおりである。The binder metal used in [Table] is Ni
- Using Cr alloy and Co separately, Ni-Cr
The composition of Ni and Cr in the alloy is Ni: 55-80%,
Tests were conducted with different compositions ranging from 45 to 20% Cr, but no significant differences were observed in the high-temperature hardness and thermal shock resistance of the coating layer depending on the composition of these binders. 200 to 1000 of the coating layer formed on the base material by thermal spraying each of the sample mixed powders of A, B, C, D, and E above.
The high-temperature hardness (Hv) between degrees Celsius is as shown in FIG. 2, and the number of repetitions until peeling in the thermal shock test is as shown in Table 2.
【表】
第２表において各供試混合粉体中、数字１は
Ni―Cr合金、数字２はCoをそれぞれバインダー
金属として使用した場合であり、Ni―Cr合金の
Ni：Crの配合率は60：40の場合である。
先ず第２図に示す高温硬度については、各供試
材とも破線で示す母材Ｆよりも硬度が大であり、
混合粉中Cr炭化物の増加とともに硬さを増加
し、常用最高温度1000℃までの硬さの低減割合が
少い。しかしCr炭化物粉体の混合割合が50％の
試料Ｅにおいては、1000℃における高温硬度は母
材Ｆとほとんど差異がなくなるので、1000℃にお
けるHv硬度を少くとも300とするためCr炭化物粉
体の配合割合の下限を60％とすべきであることが
判明した。
次に第１表、第２表に示される熱衝撃試験結果
を見るに、被覆層の耐熱衝撃性はCr炭化物が少
いほどすぐれ、Cr炭化物の配合割合が増加する
に従つて耐熱衝撃性が急激に低下し、Cr炭化物
の混合割合が95％の試料Ａを使用の場合には短期
間で剥離することが判明した。従つてCr炭化物
粉体の配合割合の上限を90％とすべきである。上
記より本発明による溶射に使用する混合粉体中の
Cr炭化物の混合割合を60〜90％とし、残部の40
〜10％をNi―Cr合金粉もしくはCo粉とし、これ
らの混合粉体を溶射により母材上に被覆層を形成
せしめたロールは、耐熱鋳鋼より成る母材よりは
るかに1000℃までの高温硬度が大であり、かつ耐
熱衝撃性にもすぐれ連続式熱処理炉用ロールとし
てすぐれた効果を発揮し得ることが判明した。
なお本発明による混合粉体の溶射による被覆層
形成方法については爆発方式とプラズマ方式のい
ずれによつてもよく、本発明者の実験結果より効
果に対する有意差は認められなかつた。
実施例
母材がSCH22材より成る連続焼鈍炉用ロール
の表面にCr炭化物75％、Ni―Cr合金25％の混合
粉体によりプラズマ溶射法で厚さ0.1mmの被覆層
を形成し、グリツドブラストにより表面粗度を付
与して実用に供した。
従来の母材のままで使用した場合には、２〜３
ケ月で表面粗度の低下、もしくは疵が発生した
が、本発明によるロールは１年間の使用後も粗度
の低下および疵の発生が認められず、現在なお継
続使用中であり、この間、製品の品質向上ならび
に生産性の向上に大きく貢献している。
本発明は高Ni―Cr耐熱鋳鋼より成る従来の連
続式熱処理炉用ロールが高温硬度が低く、そのた
め種々の障害を引起していたことに鑑み、ロール
表面にCr炭化物を主成分とし、これにNi―Cr合
金もしくはCoの混合粉体を溶射することにより
形成した被覆層を具備するロールとしたので次の
如き効果を収めることができた。
(イ) 連続式熱処理炉の常用温度600〜1000℃にお
ける高温硬度がHv硬さにて300〜700に達し、
きわめて硬さが大であるので従来の如きロール
表面の肌荒れや疵がほとんど発生せず、そのた
め従来の如き製品鋼板への転写やビルドアツプ
が一掃され、すぐれた品質の鋼帯製造が可能と
なつた。
(ロ) 本発明によるロールの被覆層は耐熱衝撃性も
比較的大で連続熱処理炉に使用しても剥離する
ことがない。
(ハ) 被覆層に適当な粗度を与えることは、第１図
で示した従来例と同様に可能であり、鋼帯のス
リツプや蛇行防止対策には全く支障がない。
(ニ) 本発明ロールは寿命がきわめて永く、補修に
要する操業中止を最少限とできるので生産性の
向上製品品質の安定確保に著しく貢献できる。
(ホ) 本発明による連続式熱処理炉用ロールは上記
の如く高温硬度が大であるだけではなく、常温
硬度も高く、かつ耐摩耗性がすぐれているの
で、上記の如き高温雰囲気だけではなく、連続
熱処理炉の冷却帯の如き低温雰囲気でも使用可
能であり、更に炉外ロールに適用できる。[Table] In Table 2, the number 1 in each sample mixed powder is
Ni-Cr alloy, number 2 is when Co is used as the binder metal, and Ni-Cr alloy
The ratio of Ni:Cr is 60:40. First, regarding the high-temperature hardness shown in Figure 2, each sample material has a higher hardness than the base material F shown by the broken line.
The hardness increases with the increase of Cr carbide in the mixed powder, and the reduction rate of hardness is small up to the maximum normal temperature of 1000℃. However, in sample E where the mixing ratio of Cr carbide powder is 50%, the high temperature hardness at 1000°C is almost the same as that of the base material F, so in order to make the Hv hardness at 1000°C at least 300, It was found that the lower limit of the blending ratio should be 60%. Next, looking at the thermal shock test results shown in Tables 1 and 2, the thermal shock resistance of the coating layer is better as the amount of Cr carbide decreases, and as the blending ratio of Cr carbide increases, the thermal shock resistance increases. It was found that the ratio of Cr carbide decreased rapidly and peeled off in a short period of time when Sample A with a 95% Cr carbide mixture ratio was used. Therefore, the upper limit of the blending ratio of Cr carbide powder should be 90%. From the above, the mixed powder used for thermal spraying according to the present invention
The mixing ratio of Cr carbide is 60 to 90%, and the remaining 40%
Rolls made of ~10% Ni-Cr alloy powder or Co powder and a coating layer formed on the base material by thermal spraying the mixed powder have a high-temperature hardness of up to 1000℃, which is much higher than that of the base material made of heat-resistant cast steel. It has been found that the roll has a high thermal shock resistance and can exhibit excellent effects as a roll for continuous heat treatment furnaces. The method of forming a coating layer by thermal spraying the mixed powder according to the present invention may be either an explosion method or a plasma method, and the inventor's experimental results show that there is no significant difference in effectiveness. Example A coating layer with a thickness of 0.1 mm was formed on the surface of a continuous annealing furnace roll whose base material was SCH22 using a mixed powder of 75% Cr carbide and 25% Ni-Cr alloy by plasma spraying. The surface was roughened by blasting and used for practical use. If the conventional base material is used as is, 2 to 3
However, the roll according to the present invention showed no decrease in roughness or generation of scratches even after one year of use, and is still in continuous use. This has greatly contributed to improving quality and productivity. In view of the fact that conventional rolls for continuous heat treatment furnaces made of high Ni-Cr heat-resistant cast steel had low high-temperature hardness, which caused various problems, the present invention developed a roll with Cr carbide as the main component on the roll surface. Since the roll was provided with a coating layer formed by thermal spraying a mixed powder of Ni--Cr alloy or Co, the following effects could be achieved. (a) The high-temperature hardness reaches 300-700 in Hv hardness at the normal temperature of 600-1000℃ in a continuous heat treatment furnace,
Because of its extremely high hardness, there is almost no roughening or flaws on the surface of the roll, which is the case with conventional rolls.Therefore, the conventional transfer and build-up of product steel sheets has been eliminated, making it possible to manufacture steel strips of excellent quality. . (b) The coating layer of the roll according to the present invention has relatively high thermal shock resistance and does not peel off even when used in a continuous heat treatment furnace. (c) Appropriate roughness can be given to the coating layer in the same way as in the conventional example shown in FIG. 1, and there is no problem at all in preventing the steel strip from slipping or meandering. (d) The roll of the present invention has an extremely long life and can minimize the need for suspension of operations for repairs, making it a significant contribution to improving productivity and ensuring stable product quality. (E) The continuous heat treatment furnace roll according to the present invention not only has high hardness at high temperatures as described above, but also has high hardness at room temperature and excellent wear resistance, so it can be used not only in high temperature atmospheres as described above. It can be used in a low-temperature atmosphere such as the cooling zone of a continuous heat treatment furnace, and can also be applied to rolls outside the furnace.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第１図Ａ，Ｂは連続式熱処理炉用ロールの表面
に形成されるスリツプもしくは蛇行防止用の粗度
を示す模式図であつて、Ａは正面図、Ｂは側断面
図、第２図は本発明を得る実験におけるCr炭化
物とNi―Cr合金もしくはCoの組成の異なる各供
試混合粉の溶射により形成された各被覆層の高温
硬度を示す温度とHv硬さを示す相関図である。
２……鋼帯、４……ロール、６……粗度。
Figures 1A and 1B are schematic diagrams showing the roughness to prevent slips or meandering formed on the surface of a roll for a continuous heat treatment furnace, where A is a front view, B is a side sectional view, and Figure 2 is a FIG. 3 is a correlation diagram showing the high temperature hardness and Hv hardness of each coating layer formed by thermal spraying test mixed powders having different compositions of Cr carbide and Ni-Cr alloy or Co in an experiment for obtaining the present invention. 2...Steel strip, 4...Roll, 6...Roughness.