JP2013104126A - Hearth roll for continuous annealing furnace and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、通板時のロール表面への異物付着を抑制可能な連続焼鈍炉用ハースロール及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a hearth roll for a continuous annealing furnace capable of suppressing adhesion of foreign matters to the roll surface during sheet passing and a method for manufacturing the same.
金属板材の製造設備、特に製鉄プロセスラインにおいて、搬送ロールを高速回転させて鋼板を通板する際には、鋼板のスリップ、蛇行、搬送ロール表面へのゴミ付き、ビルドアップ等の現象が発生する。特に、連続焼鈍炉用ハースロールでは、鋼板を高温状態で搬送するため、ハースロール表面にビルドアップが発生し易い。このビルドアップは、鋼板表面の鉄、マンガン酸化物等の異物がハースロール表面に付着して成長する現象である。このビルドアップが進行すると、ハースロール表面に付着した異物が徐々に成長して、例えば１００μｍ程度の径となってしまう。この結果、ハースロール表面に付着した異物の凸形状が鋼板表面に転写されて、凹状の疵（転写疵又はピックアップ疵と称する。）が発生するので、鋼板の品質が低下するだけでなく、定期修繕の際にロール表面に付着した異物を除去する作業が必要となり、生産性が低下する要因となっていた。 In metal plate manufacturing equipment, especially in the steelmaking process line, when the transport roll is rotated at high speed and the steel sheet is passed through, phenomena such as steel sheet slip, meandering, dust on the transport roll surface, build-up, etc. occur. . In particular, in a hearth roll for a continuous annealing furnace, a steel plate is conveyed in a high temperature state, and therefore build-up is likely to occur on the surface of the hearth roll. This build-up is a phenomenon in which foreign matter such as iron and manganese oxide on the steel sheet surface adheres to the hearth roll surface and grows. As this build-up progresses, the foreign matter attached to the hearth roll surface gradually grows to have a diameter of about 100 μm, for example. As a result, the convex shape of the foreign matter adhering to the surface of the hearth roll is transferred to the surface of the steel sheet, and a concave wrinkle (referred to as a transfer wrinkle or a pick-up wrinkle) is generated. The work which removes the foreign material adhering to the roll surface at the time of repair was needed, and became a factor which lowered productivity.
このため、上記ハースロール表面への異物付着を抑制する対策として、従来から種々の提案がなされているが、特に、ハースロール表面の溶射皮膜の材質改良に関するものが多い。例えば、特許文献１には、ビルドアップ源である鉄、マンガン酸化物等とハースロール表面との反応を抑制する、又は反応生成物を除去し易くするために、Ｍｏを６〜３０質量％、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｂ、Ｔａのうち１種又は２種以上を２５質量％以上含有し、残部がＮｉ及び不可避的不純物からなるハースロールの溶射皮膜が提案されている。 For this reason, various proposals have heretofore been made as countermeasures for suppressing the adhesion of foreign matters to the surface of the hearth roll. For example, in Patent Document 1, in order to suppress the reaction between iron, manganese oxide, etc., which is a build-up source, and the hearth roll surface, or to make it easy to remove the reaction product, 6 to 30% by mass of Mo, A Hearth roll sprayed coating containing one or more of Fe, Co, Nb, and Ta in an amount of 25% by mass or more, with the balance being Ni and inevitable impurities has been proposed.
また、ハースロール表面への異物付着を抑制する対策として、ハースロールの表面粗度を規定する技術は従来ではあまり提案されていないが、例えば次のようにいくつかの提案がある。例えば、特許文献２には、溶射ロール表面の被覆層をダル加工することで、Ｒａ０．６μｍ以上の表面粗度とし、さらに、その表面凸部のピークを研削して台形化することが提案されている。また、特許文献３には、高速通板時のスリップを防止するために、鋼板の搬送用ロールの周面に溝加工を施し、かつ、ロール表面凸部の表面粗度をＲａ２〜１０μｍに調整することが提案されている。さらに、特許文献４には、鋼板の搬送用ロールの素地の表面粗度をＲａ０．５μｍ以上、凸部の平均傾斜角βを６°以上とし、その表面にＣｒめっき層を設けることが提案されている。
In addition, as a measure for suppressing foreign matter adhesion on the surface of the hearth roll, a technique for defining the surface roughness of the hearth roll has not been proposed so far, but there are several proposals as follows, for example. For example,
ところで、上記特許文献２〜４記載の従来技術ではいずれも、ハースロールの表面粗度の評価指標として、算術平均粗さＲａを用いていた。しかしながら、ハースロール周面に対する異物付着（ビルドアップ）を防止する観点からは、上記Ｒａは、ハースロール周面の表面粗度の最適な評価指標ではなかった。従って、上記従来技術のようにＲａを基準としてロール周面の表面粗度を調整したとしても、当該表面粗度を最適な粗度に調整することができないため、依然として鉄粉等の異物がロール周面に付着してしまうという問題があった。このようにハースロール周面に異物が付着及び成長すると、当該異物により鋼板に転写疵（ピックアップ疵）が発生するため、鋼板品質が低下し、ロール寿命が短縮してしまう。
By the way, in all the prior arts described in
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、連続焼鈍炉用ハースロール周面の表面粗度の評価指標として適切な指標を用いることで、ロール周面に対する異物の付着を抑制することが可能な、新規かつ改良された連続焼鈍炉用ハースロール及びその製造方法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and the object of the present invention is to use an appropriate index as an evaluation index of the surface roughness of the hearth peripheral surface for a continuous annealing furnace, It is an object of the present invention to provide a new and improved hearth roll for a continuous annealing furnace capable of suppressing adhesion of foreign matters to the peripheral surface of the roll and a method for producing the same.
上記課題を解決するために、本願発明者は鋭意努力して、連続焼鈍炉用ハースロールの周面の表面粗度を表す最適な評価指標として、粗さ曲線のスキューネスＲｓｋが適切であり、当該ロール周面の周方向の表面粗度を、Ｒｓｋを基準として適性範囲に調整すれば、当該ロール表面への異物付着（ビルドアップ）を好適に抑制できることを見出し、以下の発明に想到した。 In order to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present application have made diligent efforts and the skewness Rsk of the roughness curve is appropriate as an optimal evaluation index representing the surface roughness of the peripheral surface of the hearth roll for continuous annealing furnace, It has been found that if the surface roughness in the circumferential direction of the roll peripheral surface is adjusted to an appropriate range based on Rsk, adhesion of foreign matter (build-up) to the roll surface can be suitably suppressed, and the following invention has been conceived.
即ち、本発明のある観点によれば、ロール周面の周方向の表面粗度が、Ｒｓｋで０未満であることを特徴とする、連続焼鈍炉用ハースロールが提供される。 That is, according to a certain aspect of the present invention, there is provided a hearth roll for a continuous annealing furnace characterized in that the surface roughness in the circumferential direction of the roll peripheral surface is less than 0 in Rsk.
前記ロール周面の高温ビッカース硬さＨＶ（８００℃）が、２００以上であるようにしてもよい。 High temperature Vickers hardness HV (800 ° C.) of the roll peripheral surface may be 200 or more.
前記ハースロールは、ロール基材と、前記ロール基材の表面に溶射材を溶射することにより形成された溶射皮膜とを備え、前記溶射皮膜は、セラミックスと耐熱合金からなるサーメット皮膜であり、前記セラミックスは、Ｃｒ３Ｃ２を５０〜９０ｖｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３を１〜４０ｖｏｌ％、Ｙ２Ｏ３を０〜３ｖｏｌ％、ＺｒＢ２を０〜４０ｖｏｌ％含有し、残部が不可避的不純物及び気孔からなり、前記耐熱合金は、Ｃｒを５〜２０ｖｏｌ％、Ａｌを５〜２０ｖｏｌ％、及びＹとＳｉのいずれか１種又は２種を０．１〜６ｖｏｌ％含有し、残部がＣｏとＮｉのいずれか１種又は２種及び不可避的不純物からなり、前記サーメット皮膜の５０〜９０ｖｏｌ％が前記セラミックスで、残部が前記耐熱合金であるようにしてもよい。 The hearth roll includes a roll base material and a thermal spray coating formed by spraying a thermal spray material on the surface of the roll base material, and the thermal spray coating is a cermet coating made of ceramics and a heat-resistant alloy, ceramics, Cr 3 C 2 to 50~90vol%, 1~40vol% of Al 2 O 3, 0~3vol% of Y 2 O 3, a ZrB 2 containing 0~40vol%, the balance being unavoidable impurities and pores The heat-resistant alloy contains 5 to 20 vol% of Cr, 5 to 20 vol% of Al, and 0.1 to 6 vol% of any one or two of Y and Si, with the balance being Co and Ni. It may be composed of any one or two kinds and unavoidable impurities, and 50 to 90 vol% of the cermet film may be the ceramic, and the remainder may be the heat resistant alloy.
前記耐熱合金中に、０．１〜１０ｖｏｌ％のＮｂ、又は０．１〜１０ｖｏｌ％のＴｉのうちいずれか１種又は２種を含むようにしてもよい。 You may make it contain any 1 type or 2 types in 0.1-10 vol% Nb or 0.1-10 vol% Ti in the said heat-resistant alloy.
前記セラミック中のＣｒ３Ｃ２の粒径が１〜１０μｍであるようにしてもよい。 The particle size of Cr 3 C 2 in the ceramic may be 1 to 10 μm.
前記ハースロールは、前記溶射皮膜の表面に形成された封孔皮膜をさらに備えるようにしてもよい。 The hearth roll may further include a sealing film formed on the surface of the thermal spray coating.
また、本発明の別の観点によれば、連続焼鈍炉用ハースロールのロール周面に対してブラスト材を前記ロール周面の接線に対して４５°以下の投射角度で投射することにより、前記ロール周面の周方向の表面粗度がＲｓｋで０未満になるように前記ロール周面を平滑化することを特徴とする、連続焼鈍炉用ハースロールの製造方法が提供される。 Further, according to another aspect of the present invention, the blast material is projected at a projection angle of 45 ° or less with respect to the tangent to the roll peripheral surface with respect to the roll peripheral surface of the hearth roll for continuous annealing furnace, There is provided a method for producing a hearth roll for a continuous annealing furnace, wherein the roll peripheral surface is smoothed so that the surface roughness in the circumferential direction of the roll peripheral surface is less than 0 in Rsk.
前記ブラスト材の噴射圧力は０．３ＭＰａ以上、１．０ＭＰａ以下であるようにしてもよい。 You may make it the injection pressure of the said blast material be 0.3 MPa or more and 1.0 MPa or less.
上記構成により、連続焼鈍炉用ハースロールのロール周面の表面粗度の評価指標としてＲｓｋを用い、ロール周面の周方向の表面粗度をＲｓｋで０未満として、適切な粗度に調整できる。これにより、ロール周面に対する異物の付着を低減して、ビルドアップの発生を抑制できる。 With the above configuration, Rsk is used as an evaluation index of the surface roughness of the roll peripheral surface of the hearth roll for continuous annealing furnace, and the surface roughness in the circumferential direction of the roll peripheral surface can be adjusted to an appropriate roughness with Rsk being less than 0. . Thereby, adhesion of the foreign material with respect to a roll surrounding surface can be reduced, and generation | occurrence | production of buildup can be suppressed.
以上説明したように本発明によれば、連続焼鈍炉用ハースロール周面の表面粗度の評価指標として、Ｒｓｋという適切な指標を用いることで、ロール周面に対する異物の付着を抑制することができる。 As described above, according to the present invention, by using an appropriate index called Rsk as an evaluation index of the surface roughness of the hearth peripheral surface for a continuous annealing furnace, it is possible to suppress adhesion of foreign matters to the roll peripheral surface. it can.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
［１．用語の定義］
まず、本明細書で使用する用語を定義する。表面粗さのＪＩＳ規格「ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１」及び「ＪＩＳ Ｂ ０６３３：２００１」では、輪郭曲線方式による表面性状（粗さ曲線、うねり曲線及び断面曲線）を表すための用語について、以下のように定義されている。
[1. Definition of terms]
First, terms used in this specification are defined. In JIS standards “JIS B 0601: 2001” and “JIS B 0633: 2001” for surface roughness, terms for expressing surface properties (roughness curve, waviness curve and cross-section curve) by the contour curve method are as follows. Is defined.
（Ａ）輪郭曲線パラメータの定義
「輪郭曲線の最大山高さ（ｍａｘｉｍｕｍ ｐｒｏｆｉｌｅ ｐｅａｋ ｈｉｇｈｔ）Ｐｐ、Ｒｐ、Ｗｐ」は、基準長さ（輪郭曲線の特性を求めるために用いる輪郭曲線のＸ軸方向長さ）ｌｐ、ｌｒ、ｌｗにおける輪郭曲線の山高さＺｐの最大値である。粗さ曲線の最大山高さＲｐは、基準長さｌｒにおける粗さ曲線の山高さＺｐの最大値である。
「輪郭曲線の最大谷深さ（ｍａｘｉｍｕｍ ｐｒｏｆｉｌｅ ｖａｌｌｅｙ ｄｅｐｔｈ）Ｐｖ、Ｒｖ、Ｗｖ」は、基準長さｌｐ、ｌｒ、ｌｗにおける輪郭曲線の谷深さＺｖの最大値である。粗さ曲線の最大谷深さＲｖは、基準長さｌｒにおける粗さ曲線の谷深さＺｖの最大値である。
「輪郭曲線の最大高さ（ｍａｘｉｍｕｍ ｈｉｇｈｔ ｏｆ ｐｒｏｆｉｌｅ）Ｐｚ、Ｒｚ、Ｗｚ」は、基準長さｌｐ、ｌｒ、ｌｗにおける輪郭曲線の山高さＺｐの最大値と谷深さＺｖの最大値との和である。例えば、輪郭曲線が粗さ曲線である場合、後述するように「粗さ曲線の最大高さ」を「最大高さ粗さＲｚ」と称する。
「輪郭曲線の算術平均高さ（ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃａｌ ｍｅａｎ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｓｓｅｓｓｅｄ ｐｒｏｆｉｌｅ）Ｐａ、Ｒａ、Ｗａ」は、基準長さｌｐ、ｌｒ、ｌｗにおけるＺ（ｘ）の絶対値の平均である。例えば、輪郭曲線が粗さ曲線である場合、後述するように「粗さ曲線の算術平均高さ」を「算術平均粗さＲａ」と称する。
「輪郭曲線の二乗平均平方根高さ（ｒｏｏｔ ｍｅｅｎ ｓｑｕａｒｅ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｓｓｅｓｓｅｄ ｐｒｏｆｉｌｅ）Ｐｑ、Ｒｑ、Ｗｑ」は、基準長さｌｐ、ｌｒ、ｌｗにおけるＺ（ｘ）の二乗平均平方根である。例えば、輪郭曲線が粗さ曲線である場合、後述するように「粗さ曲線の二乗平均平方根高さ」を「二乗平均平方根粗さＲｑ」と称する。
「輪郭曲線のスキューネス（ｓｋｅｗｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｓｓｅｓｓｅｄ ｐｒｏｆｉｌｅ）Ｐｓｋ、Ｒｓｋ、Ｗｓｋ」は、それぞれＰｑ、Ｒｑ、Ｗｑの三乗によって無次元化した、基準長さｌｐ、ｌｒ、ｌｗにおけるＺ（ｘ）の三乗平均である。例えば、輪郭曲線が粗さ曲線である場合、後述するように「粗さ曲線のスキューネス」は記号Ｒｓｋを用いて表される。
「輪郭曲線のクルトシス（ｋｕｒｔｏｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｓｓｅｓｓｅｄ ｐｒｏｆｉｌｅ）Ｐｋｕ、Ｒｋｕ、Ｗｋｕ」は、それぞれＰｑ、Ｒｑ、Ｗｑの四乗によって無次元化した、基準長さｌｐ、ｌｒ、ｌｗにおけるＺ（ｘ）の四乗平均である。例えば、輪郭曲線が粗さ曲線である場合、後述するように「粗さ曲線のクルトシス」は記号Ｒｋｕを用いて表される。
(A) Definition of Contour Curve Parameter “Maximum profile peak height Pp, Rp, Wp” is the reference length (the length of the contour curve in the X-axis direction used for determining the contour curve characteristics) ) The maximum value of the peak height Zp of the contour curve at lp, lr, and lw. The maximum peak height Rp of the roughness curve is the maximum value of the peak height Zp of the roughness curve at the reference length lr.
“Maximum profile valley depth Pv, Rv, Wv” is the maximum value of the valley depth Zv of the contour curve at the reference lengths lp, lr, and lw. The maximum valley depth Rv of the roughness curve is the maximum value of the valley depth Zv of the roughness curve at the reference length lr.
“Maximum height of profile Pz, Rz, Wz” is the sum of the maximum value of the peak height Zp of the contour curve and the maximum value of the valley depth Zv at the reference lengths lp, lr, lw. It is. For example, when the contour curve is a roughness curve, the “maximum height of the roughness curve” is referred to as “maximum height roughness Rz” as described later.
The “arithmetic mean of the profiles of the contour curve Pa, Ra, Wa” is the average of the absolute values of Z (x) in the reference lengths lp, lr, lw. For example, when the contour curve is a roughness curve, the “arithmetic average height of the roughness curve” is referred to as “arithmetic average roughness Ra” as described later.
“Root mean square of height of profile profile Pq, Rq, Wq” is the root mean square of Z (x) at reference lengths lp, lr, lw. For example, when the contour curve is a roughness curve, the “root mean square height of the roughness curve” is referred to as “root mean square roughness Rq” as described later.
“Skewness of the assessed profile Psk, Rsk, Wsk” is the three dimensions of Z (x) at the reference lengths lp, lr, and lw, which are made dimensionless by the cube of Pq, Rq, and Wq, respectively. Multiplicative average. For example, when the contour curve is a roughness curve, “skewness of the roughness curve” is expressed using the symbol Rsk, as will be described later.
“Kurtosis of the assessed profile Pku, Rku, Wku” is the four dimensions of Z (x) at the reference lengths lp, lr, and lw, respectively, made dimensionless by the fourth power of Pq, Rq, and Wq. Multiplicative average. For example, when the contour curve is a roughness curve, as described later, “roughness curve kurtosis” is expressed using the symbol Rku.
（Ｂ）粗さパラメータの定義
（ａ）最大高さ粗さＲｚ
「最大高さ粗さＲｚ」は、基準長さｌｒにおける粗さ曲線Ｚ（ｘ）の山高さＺｐの最大値と谷深さＺｖの最大値との和である（Ｒｚ＝Ｚｐ＿ｍａｘ＋Ｚｖ＿ｍａｘ）。過去のＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｂ ０６０１：１９８２）では、「最大高さ粗さ」は記号「Ｒｍａｘ」で表されていたが、本明細書では、新たなＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１０）に従い、記号「Ｒｚ」を用いて「最大高さ粗さ」を表すこととする。なお、「十点平均粗さ」は記号「Ｒｚｊｉｓ」を用いて表す。
(B) Definition of roughness parameter (a) Maximum height roughness Rz
The “maximum height roughness Rz” is the sum of the maximum value of the peak height Zp and the maximum value of the valley depth Zv of the roughness curve Z (x) at the reference length lr (Rz = Zp_max + Zv_max). In the past JIS standard (JIS B 0601: 1982), the “maximum height roughness” was represented by the symbol “Rmax”, but in this specification, according to the new JIS standard (JIS B 0601: 2010), The symbol “Rz” is used to represent “maximum height roughness”. The “ten-point average roughness” is expressed using the symbol “Rzjis”.
（ｂ）算術平均粗さＲａ
「算術平均粗さ（ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃａｌ ｍｅａｎ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ ｐｒｏｆｉｌｅ）Ｒａ」は、基準長さｌｒにおける粗さ曲線Ｚ（ｘ）の絶対値の平均である。Ｒａは、以下の式（１）で表される。
(B) Arithmetic mean roughness Ra
The “arithmetic mean deviation of the roughness profile Ra” is the average of the absolute values of the roughness curve Z (x) at the reference length lr. Ra is represented by the following formula (1).
（ｃ）二乗平均平方根粗さＲｑ
「二乗平均平方根粗さＲｑ（ｒｏｏｔ ｍｅｅｎ ｓｑｕａｒｅ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ ｐｒｏｆｉｌｅ）Ｒｑ」は、基準長さｌｒにおける粗さ曲線Ｚ（ｘ）の二乗平均平方根である。Ｒｑは、以下の式（２）で表される。
(C) root mean square roughness Rq
“Root mean square of roughness of Rq (Rq)” is the root mean square of the roughness curve Z (x) at the reference length lr. Rq is represented by the following formula (2).
（ｄ）粗さ曲線のスキューネスＲｓｋ
「粗さ曲線のスキューネス（ｓｋｅｗｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ ｐｒｏｆｉｌｅ）Ｒｓｋ」は、上記Ｒｑの三乗によって無次元化した、基準長さｌｒにおける粗さ曲線Ｚ（ｘ）の三乗平均である。Ｒｓｋは、以下の式（３）で表される。このＲｓｋは、偏り度（高さ方向の確率密度関数の非対称性の尺度）であり、突出した山又は谷の影響を強く受ける。
(D) Skewness Rsk of roughness curve
The “skewness of the roughness profile Rsk” is the cube mean of the roughness curve Z (x) at the reference length lr, made dimensionless by the cube of Rq. Rsk is represented by the following formula (3). This Rsk is a degree of bias (a measure of asymmetry of the probability density function in the height direction), and is strongly influenced by protruding peaks or valleys.
（ｅ）粗さ曲線のクルトシスＲｋｕ
「粗さ曲線のクルトシス（ｋｕｒｔｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ ｐｒｏｆｉｌｅ）Ｒｋｕ」は、上記Ｒｑの四乗によって無次元化した、基準長さｌｒにおける粗さ曲線Ｚ（ｘ）の四乗平均である。Ｒｋｕは、以下の式（４）で表される。このＲｋｕは、尖り度（確率密度関数の高さ方向の鋭さの尺度）であり、突出した山又は谷の影響を強く受ける。
(E) Roughness curve kurtosis Rku
“Kurtsis of the roughness profile Rku” is a mean square of the roughness curve Z (x) at the reference length lr, made dimensionless by the fourth power of Rq. Rku is represented by the following formula (4). This Rku is the degree of kurtosis (a measure of the sharpness in the height direction of the probability density function), and is strongly influenced by the protruding peaks or valleys.
［２．連続焼鈍炉の構成］
次に、図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係る連続焼鈍炉用ハースロールが適用される連続焼鈍炉について説明する。図１は、本実施形態に係る連続焼鈍炉１を示す模式図である。
[2. Configuration of continuous annealing furnace]
Next, a continuous annealing furnace to which the hearth roll for a continuous annealing furnace according to the first embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic view showing a continuous annealing furnace 1 according to the present embodiment.
図１に示すように、連続焼鈍炉１は、冷延工程で製造された帯状の鋼板２の機械的性質（硬さ等）を調整するために、該鋼板２を連続的に焼鈍する設備である。この連続焼鈍炉１は、炉内に配置した複数のロール間を鋼板２が通過する際に、加熱、均熱、冷却などの熱サイクルを付与して、連続的に鋼板２を連続焼鈍する。ここで、鋼板２は、焼鈍対象となる金属帯の一例であり、例えば、不図示の連続冷延設備により冷延された薄板（例えば板厚０．１４ｍｍ〜３．２ｍｍの帯状の冷延鋼板）である。なお、金属帯は、焼鈍対象となる帯状の金属材料（金属ストリップ）であれば、その材質は問わない。
As shown in FIG. 1, the continuous annealing furnace 1 is equipment for continuously annealing the
連続焼鈍炉１は、図１に示すように、入側から順に、加熱炉３、均熱炉４、一次冷却炉５、過時効炉６及び二次冷却炉７等を備えており、各炉内に設けられた複数の連続焼鈍炉用ハースロール１０を用いて鋼板２を搬送しながら、当該鋼板２を連続焼鈍する。なお、図示はしないが、加熱炉３の前段には、例えば、ペイオフリール、シャー、入側洗浄装置、入側ルーパー等が設けられ、二次冷却炉７の後段には、例えば、水冷槽、スキンパスロール、出側ルーパー、トリマー、巻取機等が設けられる。
As shown in FIG. 1, the continuous annealing furnace 1 includes a
加熱炉３は、直火型無酸化加熱、輻射管加熱等の加熱方式により、鋼板２を例えば７００〜９００℃の高温まで加熱する。均熱炉４は、輻射管加熱、間接電気加熱、等の加熱方式により、鋼板２を所定温度に保持する熱処理を行う。また、一次冷却炉５は、ロール接触冷却、ガスジェット冷却、ミスト冷却等の冷却方式により、鋼板２を急速冷却する。過時効炉６は、電気ヒータ等を用いて、鋼板２を所定温度で所定時間（例えば３００〜４００℃で３分間）保持する過時効処理を行う。さらに、二次冷却炉７は、上記各種の冷却方式により、過時効処理後の鋼板２を冷却する。
The
以上のように、連続焼鈍炉１は、上記複数の炉に鋼板２を連続的に通過させて、所定の熱サイクルを鋼板２に与えることによって、鋼板２の機械的性質を調整する。この際、製造対象の鋼板（例えば、高張力鋼板、一般冷延鋼板、ブリキ鋼板、絞り用鋼板等）の品質に応じた焼鈍条件を満足するように、上記熱サイクルが決定される。
As described above, the continuous annealing furnace 1 adjusts the mechanical properties of the
［３．ハースロールの構成］
次に、図２を参照して、本実施形態に係る連続焼鈍炉用ハースロールについて説明する。図２は、本実施形態に係る連続焼鈍炉用ハースロール１０を示す斜視図及び部分拡大断面図である。
[3. Hearth Roll Configuration]
Next, the hearth roll for continuous annealing furnace according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a perspective view and a partially enlarged sectional view showing a
図２に示すように、連続焼鈍炉用ハースロール１０（以下、単に「ハースロール１０」という。）は、ロール軸１２と、当該ロール軸１２に装着されたロール胴部１４とからなる。ハースロール１０は、連続焼鈍炉１に導入される鋼板２の幅よりも広いロール幅を有しており、例えば、ロール胴部１４のロール幅は１０００〜２５００ｍｍ、ロール径φは６００〜１０００ｍｍである。かかるハースロール１０は、駆動式ロールであり、上記連続焼鈍炉１内において鋼板２を搬送する鋼板搬送用ロールとして機能する。つまり、ハースロール１０は、ロール軸１２を中心として回転しながら、ロール胴部１４の周面（以下、ロール周面と称する場合もある。）を鋼板２に接触させることで、ロール胴部１４に所定の巻付角度で巻き付けられた鋼板２の進行方向を方向転換させながら搬送する。
As shown in FIG. 2, the
さらに図２に示すように、ハースロール１０のロール胴部１４は、ロール基材２０と、ロール基材２０の表面に形成された溶射皮膜２１と、当該溶射皮膜２１の表面に形成された封孔皮膜２２（最上層皮膜）とからなる。
Further, as shown in FIG. 2, the
ロール基材２０は、例えば鋼等の金属で形成され、ハースロール１０の基本形状を形成する。このロール基材２０としては、例えば、ステンレス鋼系耐熱鋳鋼が用いられ、特にＳＣＨ２２が最適である。かかるロール基材２０に対して、溶射処理等の被覆処理が施される。本実施形態では、ロール基材２０の表面に溶射皮膜２１が形成され、さらに、当該溶射皮膜２１の表面に封孔皮膜２２が形成される。
The
溶射皮膜２１は、セラミックスと耐熱合金を複合させた材質（サーメット）からなる溶射材料を、ロール基材２０の表面に溶射することにより形成される。この溶射皮膜２１の材質については後述する。また、溶射皮膜２１の厚さは、例えば２０〜２００μｍである。
The
また、溶射皮膜２１の硬さは、「ＪＩＳ Ｚ ２２５２」で規定される高温ビッカース硬さＨＶ（８００℃）で、２００以上であることが好ましい。溶射皮膜２１の高温ビッカース硬さＨＶが２００未満であると、ビルドアップ源である鉄等の異物が溶射皮膜２１に噛み込みやすいためビルドアップが発生し易い。これに対し、溶射皮膜２１の高温ビッカース硬さＨＶが２００以上であれば、硬質の溶射皮膜２１に対して鉄等の異物が噛み込まないので、ビルドアップの発生を抑制することができる。なお、高温ビッカース硬さＨＶは、「ＪＩＳ Ｚ ２２５２」に規定された試験方法で測定され、高温ビッカース硬さＨＶ（８００℃）は、試験温度８００℃で測定された値である。
The
封孔皮膜２２は、上記溶射皮膜２１の表面に封孔材料を塗布及び焼成することにより形成される。例えば、封孔皮膜２２は、Ｃｒ２Ｏ３、ＳｉＯ２等を含むゾルゲル溶液又はスラリーを、溶射皮膜２１の表面に塗布した後に焼成して成るセラミック薄膜からなる。上記溶射皮膜２１の表面および内部には多数の空隙が生じており、当該溶射皮膜２１の空隙を封止するために、封孔皮膜２２が形成される。封孔皮膜２２の厚さは例えば１〜５０μｍである。かかる封孔皮膜２２を設けることにより、溶射皮膜２１の空隙を封止して、ロールの耐ビルドアップ性を向上させる効果がある。
The sealing film 22 is formed by applying and baking a sealing material on the surface of the
［４．溶射皮膜の材質］
次に、上記ハースロール１０を被覆する溶射皮膜２１の材質について詳述する。本願発明者らは、種々の溶射皮膜を試作して、当該試作した溶射皮膜のビルドアップ発生状況および高温特性を調査した。その結果、以下に示すセラミックスと耐熱合金からなるサーメット皮膜は、ビルドアップ抑制効果が大きく、かつ連続焼鈍炉内で長時間使用しても皮膜が劣化し難いことを知見した。
[4. Thermal spray coating material]
Next, the material of the
本実施形態に係る溶射皮膜２１は、セラミックスと耐熱合金からなるサーメット皮膜であることが好ましい。ここで、セラミックスは、Ｃｒ３Ｃ２を５０〜９０ｖｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３を１〜４０ｖｏｌ％、Ｙ２Ｏ３を０〜３ｖｏｌ％、ＺｒＢ２を０〜４０ｖｏｌ％含有し、残部が不可避的不純物及び気孔からなる。なお、Ｙ２Ｏ３とＺｒＢ２は必要に応じて添加する任意成分（選択的成分）である。
The
また、前記耐熱合金は、Ｃｒを５〜２０ｖｏｌ％、Ａｌを５〜２０ｖｏｌ％、及びＹ又はＳｉのいずれか１種又は２種を０．１〜６ｖｏｌ％含有し、残部がＣｏ又はＮｉのいずれか１種又は２種及び不可避的不純物からなる。 The heat-resistant alloy contains 5 to 20 vol% of Cr, 5 to 20 vol% of Al, and 0.1 or 6 vol% of any one or two of Y or Si, with the balance being either Co or Ni. It consists of one or two kinds and unavoidable impurities.
そして、サーメット皮膜の体積比に関しては、サーメット皮膜の５０〜９０ｖｏｌ％がセラミックスで、残部が耐熱合金である。 And regarding the volume ratio of a cermet film | membrane, 50-90 vol% of a cermet film | membrane is ceramics, and the remainder is a heat-resistant alloy.
以下に、本実施形態に係るハースロールの溶射皮膜２１を成すサーメット皮膜の具体例について詳述する。サーメット皮膜においては、サーメット皮膜の５０〜９０ｖｏｌ％がセラミックスで、残部がＣｏＮｉＣｒＡｌＹ、ＣｏＣｒＡｌＹ、ＮｉＣｒＡｌＹ、ＣｏＮｉＣｒＡｌＳｉＹ等の耐熱合金である。セラミックスが５０ｖｏｌ％未満では、鉄と反応しやすい耐熱合金の量が多くなりすぎるため、ビルドアップが発生し易くなる。一方、セラミックスが９０ｖｏｌ％を超えると、セラミックスの融点が高いため、溶射施工時に皮膜が多孔質になり、気孔にビルドアップ源が噛み込んでビルドアップが発生し易くなる。さらに耐ビルドアップ性を向上させる観点からはセラミックスの割合は６０〜８０ｖｏｌ％であることがより好ましい。
Below, the specific example of the cermet film | membrane which comprises the
次にセラミックスの材質について説明する。セラミックスの主成分はＣｒ３Ｃ２であり、セラミック中に５０〜９０ｖｏｌ％のＣｒ３Ｃ２が含まれる。Ｃｒ３Ｃ２は、焼鈍炉内のような高温環境下でも酸化しにくく、かつ鉄、およびマンガン酸化物と反応しにくいため、ビルドアップ発生を防止できる。Ｃｒ３Ｃ２が５０ｖｏｌ％未満である場合では、ビルドアップ抑制効果が得られず、９０ｖｏｌ％を超えると、Ｃｒ３Ｃ２中カーボンの拡散を抑制するセラミック成分が相対的に少なくなる結果、カーボン拡散により皮膜が脆化する。さらに耐ビルドアップ性を向上させる観点からは、Ｃｒ３Ｃ２の割合を６０〜８０ｖｏｌ％とすることがより好ましい。 Next, the material of the ceramic will be described. The main component of the ceramic is Cr 3 C 2 , and 50 to 90 vol% of Cr 3 C 2 is contained in the ceramic. Since Cr 3 C 2 is difficult to oxidize even in a high temperature environment such as in an annealing furnace and does not easily react with iron and manganese oxide, build-up can be prevented. When Cr 3 C 2 is less than 50 vol%, the buildup suppressing effect cannot be obtained, and when it exceeds 90 vol%, the ceramic component that suppresses the diffusion of carbon in Cr 3 C 2 is relatively reduced. The coating becomes brittle by diffusion. Furthermore, from the viewpoint of improving buildup resistance, it is more preferable that the ratio of Cr 3 C 2 is 60 to 80 vol%.
ここで、Ｃｒ３Ｃ２の粒径は１〜１０μｍであることが好ましい。Ｃｒ３Ｃ２の粒径が１μｍ未満では、耐熱合金と接する表面積が大きくなり、カーボンの拡散が起き易い。一方、１０μｍを超えると、皮膜表面の粗度が大きくなり、鉄またはマンガン酸化物がビルドアップし易くなる。さらに耐ビルドアップ性を向上させる観点からは、Ｃｒ３Ｃ２の粒径を５〜８μｍとすることがより好ましい。 Here, the particle size of Cr 3 C 2 is preferably 1 to 10 μm. When the particle size of Cr 3 C 2 is less than 1 μm, the surface area in contact with the heat-resistant alloy increases, and carbon diffusion tends to occur. On the other hand, when the thickness exceeds 10 μm, the roughness of the coating surface increases, and iron or manganese oxide is easily built up. Further, from the viewpoint of improving the build-up resistance, it is more preferable that the particle size of Cr 3 C 2 is 5 to 8 μm.
Ａｌ２Ｏ３およびＹ２Ｏ３は、いずれも材料中でのカーボンの拡散係数が低いため、Ｃｒ３Ｃ２のカーボンが耐熱合金へ拡散することを抑制できる。 Since both Al 2 O 3 and Y 2 O 3 have a low carbon diffusion coefficient in the material, it is possible to suppress the diffusion of carbon of Cr 3 C 2 into the heat-resistant alloy.
セラミックス中において、Ａｌ２Ｏ３は１〜４０ｖｏｌ％、Ｙ２Ｏ３は３ｖｏｌ％以下とする。なお、Ｙ２Ｏ３は、必要に応じて、特にカーボンの拡散抑制効果を得る目的で添加する任意成分（選択的成分）であるため、Ｙ２Ｏ３の量は０〜３ｖｏｌ％である。Ａｌ２Ｏ３が１ｖｏｌ％未満では、カーボンの拡散抑制効果が得られず、４０ｖｏｌ％を超えると、Ａｌ２Ｏ３がマンガン酸化物と反応し易いため、耐ビルドアップ性が低下する。同様にＹ２Ｏ３が３ｖｏｌ％を超えると、Ｙ２Ｏ３がマンガン酸化物と反応し易いため、耐ビルドアップ性が低下する。なお、カーボンの拡散抑制効果を得る目的でＹ２Ｏ３を添加する場合には、０．５ｖｏｌ％以上添加すると効果的である。また、Ａｌ２Ｏ３についてはさらに耐ビルドアップ性を向上させる観点からは１０〜３０ｖｏｌ％とするのがより好ましい。 In the ceramic, Al 2 O 3 is 1 to 40 vol%, and Y 2 O 3 is 3 vol% or less. Note that Y 2 O 3 is an optional component (selective component) that is added for the purpose of obtaining a carbon diffusion suppressing effect as required, and therefore the amount of Y 2 O 3 is 0 to 3 vol%. If Al 2 O 3 is less than 1 vol%, the effect of suppressing the diffusion of carbon cannot be obtained, and if it exceeds 40 vol%, Al 2 O 3 tends to react with manganese oxide, so that the build-up resistance is lowered. Similarly, when Y 2 O 3 exceeds 3 vol%, Y 2 O 3 easily reacts with the manganese oxide, so that build-up resistance decreases. In the case of addition of Y 2 O 3 for the purpose of obtaining a diffusion suppressing effect of the carbon, it is effective to add more than 0.5 vol%. Further, it is more preferable to be 10 to 30 vol% from the viewpoint of further improving the resistance to build-up property for the Al 2 O 3.
Ａｌ２Ｏ３またはＹ２Ｏ３は、原料粉末に酸化物として添加することもできるが、Ｃｒ３Ｃ２からのカーボン拡散を抑制する目的から、原料段階、成膜中、または成膜後に酸化処理することにより耐熱合金に添加したＹまたはＡｌを酸化させ、耐熱合金表面にＡｌ２Ｏ３またはＹ２Ｏ３の形で生成させることが好ましい。 Al 2 O 3 or Y 2 O 3 can be added as an oxide to the raw material powder, but is oxidized in the raw material stage, during film formation, or after film formation for the purpose of suppressing carbon diffusion from Cr 3 C 2. It is preferable that the Y or Al added to the heat-resistant alloy is oxidized by the treatment to form the surface of the heat-resistant alloy in the form of Al 2 O 3 or Y 2 O 3 .
更に高温で使用する目的で、溶射皮膜の高温硬度をより高くする場合には、高温で安定かつ高硬度なＺｒＢ２を４０ｖｏｌ％以下で添加することが好ましい。４０ｖｏｌ％を超えてＺｒＢ２を添加すると、ＺｒＢ２の耐ビルドアップ性がＣｒ３Ｃ２に比べて劣るため、ビルドアップが発生し易くなる。なお、ＺｒＢ２は必要に応じて、特に高温で使用する目的で添加する任意成分（選択的成分）であるため、ＺｒＢ２の量は皮膜中に０〜４０ｖｏｌ％である。そして、高温で使用する目的でＺｒＢ２を添加する場合には、添加量が５ｖｏｌ％未満では、高温硬度を上げる効果が小さいので、ＺｒＢ２を５ｖｏｌ％以上添加するのが好ましく、さらに耐ビルドアップ性を向上させる観点からは、１５〜３０ｖｏｌ％とするのがより好ましい。
以上説明したセラミックスの残部は不可避的不純物及び気孔である。
In order to further increase the high-temperature hardness of the thermal spray coating for the purpose of using at a high temperature, it is preferable to add ZrB 2 that is stable and high hardness at a high temperature at 40 vol% or less. When ZrB 2 is added in excess of 40 vol%, build-up tends to occur because the build-up resistance of ZrB 2 is inferior to Cr 3 C 2 . Since ZrB 2 is optionally, in particular any component added for the purpose of use at high temperatures (selective ingredients), the amount of ZrB 2 is 0～40Vol% in the film. When ZrB 2 is added for the purpose of use at a high temperature, if the addition amount is less than 5 vol%, the effect of increasing the high temperature hardness is small, so it is preferable to add ZrB 2 at 5 vol% or more, and further build-up resistance From the viewpoint of improving the properties, it is more preferably 15 to 30 vol%.
The balance of the ceramic described above is inevitable impurities and pores.
次に耐熱合金の材質について説明する。耐熱合金中にはＣｒを５〜２０ｖｏｌ％含有させる。Ｃｒが５ｖｏｌ％未満では、高温での耐酸化性が劣るため、皮膜が継続酸化し剥離し易くなる。Ｃｒが２０ｖｏｌ％を超えると、炭化した場合には耐熱合金が脆化し剥離しやすくなり、また、酸化した場合にはマンガン酸化物と反応してビルドアップが発生し易くなる。 Next, the material of the heat resistant alloy will be described. The heat-resistant alloy contains 5 to 20 vol% Cr. If Cr is less than 5 vol%, the oxidation resistance at high temperatures is poor, and therefore the film is continuously oxidized and easily peeled off. When Cr exceeds 20 vol%, the heat resistant alloy becomes brittle and peels easily when carbonized, and when oxidized, it reacts with manganese oxide and buildup is likely to occur.
耐熱合金には５〜２０ｖｏｌ％のＡｌも含有させる。Ａｌが５ｖｏｌ％未満では、各種酸化処理を施しても目的とする量のＡｌ２Ｏ３が得られず、Ａｌが２０ｖｏｌ％を超えると、皮膜の高温硬度が低下するため、鉄が皮膜に突き刺さりビルドアップが発生し易くなる。 The heat-resistant alloy also contains 5-20 vol% Al. If Al is less than 5 vol%, the target amount of Al 2 O 3 cannot be obtained even if various oxidation treatments are performed. If Al exceeds 20 vol%, the high temperature hardness of the film decreases, so iron pierces the film. Build-up is likely to occur.
Ｙ、Ｓｉはいずれも酸化皮膜の安定生成、剥離防止効果があり、ＹとＳｉのいずれか１種または２種を０．１〜６ｖｏｌ％添加する。ＹまたはＳｉが６ｖｏｌ％を超えると、皮膜の高温硬度が低下するため、鉄が皮膜に突き刺さりビルドアップが発生し易くなる。また、Ｙ、Ｓｉは、いずれも０．１ｖｏｌ％以上加える必要があり０．５ｖｏｌ％以上加えると、特に効果的である。 Both Y and Si have the effect of stably forming an oxide film and preventing peeling, and 0.1 or 6 vol% of either Y or Si is added. If Y or Si exceeds 6 vol%, the high temperature hardness of the film decreases, and iron pierces the film and buildup is likely to occur. Further, both Y and Si need to be added in an amount of 0.1 vol% or more, and it is particularly effective to add 0.5 vol% or more.
また、この耐熱合金中にはＮｂが０．１〜１０ｖｏｌ％、Ｔｉが０．１〜１０ｖｏｌ％のいずれか１種または２種を添加することが好ましい。ＮｂまたはＴｉが耐熱合金中に含まれると、耐熱合金中に含まれるＣｒよりも優先的に安定な炭化物が形成されてＣｒとカーボンの反応を抑制するため、皮膜の脆化を長期間抑制できる。ＮｂまたはＴｉが０．１ｖｏｌ％未満では、Ｃｒとカーボンの反応抑制効果が得られない。１０ｖｏｌ％を超えると、酸化した場合にマンガン酸化物と反応し易くビルドアップが発生し易くなる。
以上説明した耐熱合金の残部は、ＣｏとＮｉのいずれか１種または２種および不可避的不純物である。
Moreover, it is preferable to add any 1 type or 2 types of Nb to 0.1-10 vol% and Ti to 0.1-10 vol% in this heat-resistant alloy. When Nb or Ti is contained in the heat-resistant alloy, a stable carbide is formed preferentially over Cr contained in the heat-resistant alloy, and the reaction between Cr and carbon is suppressed, so that the brittleness of the film can be suppressed for a long time. . When Nb or Ti is less than 0.1 vol%, the effect of suppressing the reaction between Cr and carbon cannot be obtained. When it exceeds 10 vol%, when it is oxidized, it easily reacts with manganese oxide and buildup is likely to occur.
The balance of the heat-resistant alloy described above is one or two of Co and Ni and unavoidable impurities.
［５．ロール周面の表面粗度］
次に、本実施形態に係るハースロール１０の表面粗度について詳述する。
[5. Roll surface roughness]
Next, the surface roughness of the
ハースロール１０のロール周面の表面粗度は、溶射皮膜２１の表面粗度に依存している。上記のようにハースロール１０のロール周面には溶射皮膜２１が形成されているが、当該溶射皮膜２１の表面は、完全に平坦なわけではなく、多少の凹凸が存在する（図５（ｃ）参照。）。この凹凸の大きさは、溶射条件や溶射材料の材質等により変化する。このようにハースロール１０のロール周面に凹凸が存在すると、当該凹凸に異物が付着・成長し易くなる。
The surface roughness of the roll peripheral surface of the
即ち、連続焼鈍炉１内、特に、加熱炉３、均熱炉４等といった高温炉内で、ハースロール１０により鋼板２を搬送すると、高温の鋼板２に付着している異物（鉄粉、マンガン酸化物等）がロール周面に付着するビルドアップが発生する。このビルドアップは、鋼板２がロール周面に対して周方向にミクロスリップすることに起因して発生すると考えられる。鋼板２がロール周方向にスリップしてロール周面と摩擦すると、鋼板２に付着している異物が、ロール周面に凝着し、ビルドアップが生じる。かかるビルドアップが進行すると、ロール周面の異物の凸形状が鋼板２の表面に転写され、転写疵（ピックアップ疵）が生じ、鋼板２の品質が低下するという問題があった。加えて、ハースロール１０を定期修繕する際にロール表面から異物を除去する作業が必要となり、生産性が低下したり、ロール寿命が短縮したりするという問題もあった。
That is, when the
そこで、本実施形態では、粒度の小さいブラスト材を用いて、ハースロール１０のロール周面をブラスト処理し、溶射皮膜２１の表面（ロール周面）を周方向に平滑化する。この際、ハースロール１０のロール周面に形成された溶射皮膜２１の硬さよりも高い硬度を有するブラスト材を用い、ロール周面の接線に対する角度が４５°以下の浅い投射角度θで、当該ブラスト材をロール周面に対して投射する。これにより、溶射皮膜２１の表面の突起部を優先的に平滑化して、ロール周面の周方向の表面粗度を適切な粗さに平滑化できる。従って、連続焼鈍炉１内における鋼板２の通板時に、鋼板２に付着している異物がロール周面に対して付着する現象（ビルドアップ）を好適に抑制することができる。以下に、ハースロール１０の表面粗度と、その評価指標について詳述する。
Therefore, in the present embodiment, the roll peripheral surface of the
上述したように、従来ではハースロール１０の表面粗度の評価指標（粗さパラメータ）として、算術平均粗さＲａや最大高さ粗さＲｚが用いられることが一般的であった（特許文献２〜４参照。）。 As described above, conventionally, the arithmetic average roughness Ra and the maximum height roughness Rz are generally used as an evaluation index (roughness parameter) of the surface roughness of the hearth roll 10 (Patent Document 2). ~ 4).
しかしながら、本願発明者が鋭意研究したところ、ハースロール１０に対する鉄等の異物付着を防止する観点からは、上記ＲａやＲｚは、ロール周面の表面粗度の適切な評価指標ではないことが分かった。即ち、ハースロール１０のロール周面に対する異物付着は、ＲａやＲｚ、Ｒｚｊｉｓなどで表される単純な表面粗さよりもむしろ、当該ロール周面の粗さの形状に大きく依存する。このため、ＲａやＲｚ、Ｒｚｊｉｓ等を用いてロール周面の表面粗度を調整したとしても、ロール周面の表面粗度を最適化できないので、ロール周面に対する異物の付着を十分に低減することはできないことが分かった。
However, as a result of intensive research conducted by the inventor of the present application, it is understood that Ra and Rz are not appropriate evaluation indexes for the surface roughness of the roll peripheral surface from the viewpoint of preventing adhesion of foreign matters such as iron to the
そこで、本実施形態では、ロール周面の表面粗度の評価指標として、従来一般的なＲａやＲｚではなく、粗さ曲線のスキューネスＲｓｋを用いる。Ｒｓｋは、表面粗さの偏り度（高さ方向の確率密度関数の非対称性の尺度）を表す指標であり、ロール周面の突出した凹凸（山又は谷）の影響を強く受けるため、対象面の凹凸形状の違いを良く反映することができる。従って、ロール周面への異物付着を防止する観点からは、Ｒｓｋは、ロール周面の粗さの評価指標として適切であり、当該Ｒｓｋを評価指標としてロール周面の周方向の表面粗度を調整することで、連続焼鈍炉１内での鋼板２の通板時におけるロール周面に対する異物付着を好適に低減できる。なお、Ｒｓｋは、上述した式（３）で算出される。
Therefore, in this embodiment, the skewness Rsk of the roughness curve is used as an evaluation index of the surface roughness of the roll peripheral surface, instead of the conventional Ra and Rz. Rsk is an index representing the degree of surface roughness bias (a measure of asymmetry of the probability density function in the height direction), and is strongly affected by the protruding irregularities (mountain or valley) of the roll peripheral surface. The difference in the uneven shape can be reflected well. Therefore, Rsk is appropriate as an evaluation index of the roughness of the roll peripheral surface from the viewpoint of preventing foreign matter adhesion on the roll peripheral surface, and the surface roughness in the circumferential direction of the roll peripheral surface is determined using the Rsk as an evaluation index. By adjusting, it is possible to suitably reduce the adhesion of foreign matters to the roll peripheral surface when the
ここで、図３を参照して、ＲｓｋとＲａとの相違について説明する。図３は、本実施形態に係るハースロール１０のロール周面の表面性状を例示する拡大断面図である。なお、図３では、ロール周面の輪郭を粗さ曲線Ｚ（ｘ）で表しており、図中の水平線３０は、粗さ曲線の平均線である。
Here, the difference between Rsk and Ra will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view illustrating the surface properties of the roll peripheral surface of the
図３（ａ）に示すように、例えば、ロール周面の凹凸が表面側（平均線３０より上側）に向けて尖った形状が多い場合は、Ｒｓｋ＞０となる。本発明者らは種々検討の結果、Ｒｓｋ＞０の場合に、ロール周面に異物が付着・成長しやすくなることを確認した。これはＲｓｋ＞０の場合、ロール周面の尖った凸部３１に異物が付着・成長しやすいためと推察する。一方、図３（ｂ）に示すように、例えば、ロール周面の凹凸が内部側（平均線３０より下側）に向けて尖った形状が多い場合は、Ｒｓｋ＜０となる。この場合は、ロール周面に異物が付着・成長しにくいことを確認した。これはＲｓｋ＜０の場合、当該ロール周面の凸部３２は滑らかであるので異物が付着・成長しにくいためと推察する。
As shown in FIG. 3A, for example, when there are many sharpened shapes on the roll peripheral surface toward the surface side (above the average line 30), Rsk> 0. As a result of various studies, the present inventors have confirmed that when Rsk> 0, foreign matters are likely to adhere and grow on the roll peripheral surface. This is presumed that when Rsk> 0, foreign matter easily adheres to and grows on the convex portion 31 with a sharp roll peripheral surface. On the other hand, as shown in FIG. 3B, for example, when there are many sharp points on the inner surface (below the average line 30) of the roll peripheral surface, Rsk <0. In this case, it was confirmed that foreign matter hardly adheres to and grows on the peripheral surface of the roll. This is presumed that when Rsk <0, the
上記図３（ａ）と図３（ｂ）のように、ロール周面の凹凸形状が相違すれば、Ｒｓｋは異なる値となり、Ｒｓｋは、ロール周面の表面形状の違いを好適に反映できる。一方、図３（ａ）の平均線３０よりも上側の部分の面積Ａ１と下側の部分の面積Ｂ１の和は、図３（ｂ）の場合の面積Ａ２と面積Ｂ２の和と同一である（Ａ１＋Ｂ１＝Ａ２＋Ｂ２）。従って、上記式（１）で算出されるＲａは、図３（ａ）の場合と図３（ｂ）の場合で同一の値ａとなる。また、図３（ａ）と図３（ｂ）では、山高さＺｐと谷深さＺｖの和は同一であるので、Ｒｚも、図３（ａ）の場合と図３（ｂ）の場合で同一の値となる。
As shown in FIG. 3 (a) and FIG. 3 (b), if the uneven shape of the roll peripheral surface is different, Rsk has a different value, and Rsk can favorably reflect the difference in the surface shape of the roll peripheral surface. On the other hand, the sum of the areas B 1 of the area A 1 and the lower portion of the upper portion than the
このように、ロール周面の表面粗度の評価指標として、ＲａやＲｚを用いた場合には、図３の例のようなロール周面の表面形状の相違を表すことができない。一方、Ｒｓｋを用いた場合には、当該ロール周面の表面形状の相違を的確に表現することができる。そして、図３（ａ）のように、Ｒｓｋ＞０である場合には、ロール周面に対して異物が付着し易い。一方、図３（ｂ）のように、Ｒｓｋ＜０である場合には、ロール周面に対して異物が付着し難い。 Thus, when Ra or Rz is used as an evaluation index of the surface roughness of the roll peripheral surface, the difference in the surface shape of the roll peripheral surface as in the example of FIG. 3 cannot be expressed. On the other hand, when Rsk is used, the difference in the surface shape of the roll peripheral surface can be accurately expressed. As shown in FIG. 3A, when Rsk> 0, foreign matter is likely to adhere to the roll peripheral surface. On the other hand, as shown in FIG. 3B, when Rsk <0, the foreign matter hardly adheres to the peripheral surface of the roll.
よって、ロール周面の表面粗度の評価指標としてＲｓｋを採用し、Ｒｓｋ＜０、特に、Ｒｓｋ≦−０．１０となるようにロール周面を平滑化すれば、当該ロール周面を最適な表面粗度に調整できるので、ロール周面への異物付着を好適に防止できるといえる。 Therefore, if Rsk is adopted as an evaluation index of the surface roughness of the roll peripheral surface, and the roll peripheral surface is smoothed so that Rsk <0, in particular Rsk ≦ −0.10, the roll peripheral surface is optimized. Since the surface roughness can be adjusted, it can be said that foreign matter adhesion to the roll peripheral surface can be suitably prevented.
［６．ハースロールの製造方法］
次に、図４を参照して、本実施形態に係る連続焼鈍炉用ハースロールの製造方法について説明する。図４は、本実施形態に係るハースロール１０の製造方法を示すフローチャートである。
[6. Hearth roll manufacturing method]
Next, with reference to FIG. 4, the manufacturing method of the hearth roll for continuous annealing furnaces concerning this embodiment is demonstrated. FIG. 4 is a flowchart showing a method for manufacturing the
図４に示すように、まず、ハースロール１０のロール基材２０の周面に対して、溶射材料を溶射することで、溶射皮膜２１を形成する（ステップＳ１０）。なお、溶射皮膜２１の密着力を高める目的で、Ｓ１０の前に溶射前ブラスト処理を必要に応じて行ってもよい。
As shown in FIG. 4, first, a
このＳ１０の溶射処理について詳述する。Ｓ１０では、５０〜９０ｖｏｌ％が上記セラミックの粉末で、残部が上記耐熱合金の粉末である原料粉末を、ロール基材２０の表面に溶射することによって、ロール基材２０の表面にサーメット皮膜を形成する。溶射する原料粉末としては、Ｃｒ３Ｃ２やＡｌ２Ｏ３などのセラミックス粉末と、ＣｒやＡｌを含有する耐熱合金粉末を混合した原料粉末を使用できる。好ましくは、セラミックス粉末と耐熱合金粉末を事前に造粒複合化した原料粉末を用いて溶射すると、均質な溶射皮膜２１を形成できる。
The thermal spraying process of S10 will be described in detail. In S10, a cermet film is formed on the surface of the
また、ロール周面への溶射皮膜２１の形成方法としては、密着性向上および粗さ付与のためグリッドブラストを行った後に、高速ガス溶射（Ｈｉｇｈ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ Ｏｘｙｇｅｎ−Ｆｕｅｌ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｐｒａｙｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ、ＨＶＯＦという。）により行うことが好ましい。ＨＶＯＦでは通常は、燃料ガスをケロシン、Ｃ３Ｈ８、Ｃ２Ｈ２、Ｃ３Ｈ６の何れかとし、燃料ガスの圧力を０．１〜１ＭＰａ、燃料ガスの流量を１０〜５００ｌ／ｍｉｎとし、酸素ガスの圧力を０．１〜１ＭＰａ、酸素ガスの流量を１００〜１２００ｌ／ｍｉｎとする。
Further, as a method of forming the
溶射施工時にはロール基材２０を３００〜６００℃に加熱することが好ましい。溶射ガンの火炎をロール基材２０に近づけて加熱してもよいし、または別途ガスバーナーを設けて加熱してもよい。ロール基材２０を３００℃以上に加熱することで、耐熱合金中のＡｌ、Ｙを酸化し、目的とする量のＡｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３を得ることができる。加熱温度を６００℃よりも高くすると、皮膜の酸化が進みすぎ皮膜が多孔質になるため、ビルドアップが発生しやすくなる。さらに耐ビルドアップ性を向上させる観点からは、加熱温度の範囲を４００〜５００℃にするのがより好ましい。
It is preferable to heat the
ＨＶＯＦ溶射施工時にはＨＶＯＦ燃焼ガス成分である酸素ガスの流量を１０００〜１２００ｌ／ｍｉｎとすることが好ましい。酸素ガスの流量を１０００ｌ／ｍｉｎ以上とすることで、耐熱合金中のＡｌ、Ｙを酸化し、目的とする量のＡｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３を得ることができる。酸素ガスの流量を１２００ｌ／ｍｉｎよりも多くすると、溶射中に原料粉末の酸化が進みすぎ皮膜が多孔質になり、ビルドアップが発生しやすくなる。 At the time of HVOF thermal spraying, the flow rate of oxygen gas, which is an HVOF combustion gas component, is preferably set to 1000 to 1200 l / min. By setting the flow rate of the oxygen gas to 1000 l / min or more, Al and Y in the heat-resistant alloy can be oxidized to obtain target amounts of Al 2 O 3 and Y 2 O 3 . When the flow rate of oxygen gas is higher than 1200 l / min, oxidation of the raw material powder proceeds excessively during the thermal spraying, and the coating becomes porous and buildup is likely to occur.
また、溶射施工後に溶射皮膜２１を３００〜６００℃で１〜５時間、酸化処理することが好ましい。酸化処理は、ガスバーナーにより溶射皮膜２１の表面を加熱してもよいし、ハースロールを大気または少量の酸素を含んだ窒素またはアルゴン等の不活性ガス雰囲気の炉内に設置し、熱処理することでも可能である。３００℃以上で１時間以上加熱することで、耐熱合金中のＡｌ、Ｙを酸化し目的とする量のＡｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３を得ることができる。加熱温度を６００℃よりも高く、または５時間よりも長くすると、皮膜の酸化が進みすぎ皮膜が多孔質になりビルドアップが発生しやすくなる。さらに耐ビルドアップ性を向上させる観点からは、加熱温度の範囲を４００〜５００℃にするのがより好ましい。
Moreover, it is preferable to oxidize the
原料粉末を酸化処理した後、前記溶射に供する場合は、３００〜６００℃で１〜５時間、大気中または少量の酸素を含んだ不活性ガス（窒素、アルゴン等）中で熱処理する。３００℃未満または１時間未満の加熱ではＹまたはＡｌが酸化せず、加熱温度が６００℃よりも高く、または５時間よりも長くすると、酸化しセラミックスの量が増えるため原料粉末の融点が高くなり皮膜が多孔質になる。さらに耐ビルドアップ性を向上させる観点からは、熱処理温度は４００〜５００℃の範囲にするのがより好ましい。 When the raw material powder is oxidized and then subjected to the thermal spraying, it is heat-treated at 300 to 600 ° C. for 1 to 5 hours in the air or in an inert gas (nitrogen, argon or the like) containing a small amount of oxygen. When heating is less than 300 ° C or less than 1 hour, Y or Al is not oxidized, and if the heating temperature is higher than 600 ° C or longer than 5 hours, the amount of ceramics increases due to oxidation and the melting point of the raw material powder increases. The film becomes porous. Further, from the viewpoint of improving the build-up resistance, the heat treatment temperature is more preferably in the range of 400 to 500 ° C.
次いで、ハースロール１０のロール周面をブラスト処理することにより、ロール周面の表面粗度がＲｓｋで０未満、好ましくは−０．１０以下となるようにロール周面を平滑化する（ステップＳ１２）。このブラスト処理の詳細については後述する。
Next, by blasting the roll peripheral surface of the
その後、上記ブラスト処理後の溶射皮膜２１を封孔処理（例えばクロメート処理）して、溶射皮膜２１の表面に封孔皮膜２２（最上層皮膜）を形成する（ステップＳ１４）。これにより、溶射皮膜２１に含まれる気孔が封孔皮膜２２で覆われて、封止される。
Thereafter, the sprayed
具体的には、上記ブラスト処理後に溶射皮膜２１の表面に対してクロメート処理を行うことにより、溶射皮膜２１内に微細気孔がある場合も、当該気孔を酸化クロムで充填でき、かつ酸化処理も同時に行うことができる。ただし、クロメート処理皮膜はマンガン酸化物と反応しやすいため、封孔皮膜２２は、１０μｍ以下の薄膜とすることが好ましい。
Specifically, by performing chromate treatment on the surface of the
クロメート処理では、Ｃｒ２Ｏ３、ＳｉＯ２等の封孔材料を含む溶液（ゾルゲル溶液又はスラリー等）にハースロール１０の一部を浸漬する、あるいは、当該封孔材料を含む溶液を溶射皮膜２１の表面に塗布又はスプレーした後に、例えば５０〜５５０℃で加熱し、封孔皮膜２２を焼成する。これを繰り返すことによって、封孔皮膜２２の膜厚を変化させることができるが、回数を増すごとに厚くなるので、３回以内程度の処理で終了させることが好ましい。
In the chromate treatment, a part of the
なお、上記溶射皮膜２１上に封孔皮膜２２を形成する前後で表面粗度の変化は小さいが、封孔皮膜２２の形成後に、ロール周面の表面粗度がＲｓｋで０未満、好ましくは−０．１０以下であることを確認することが好ましい。
［７．ブラスト処理］
Although the change in surface roughness is small before and after forming the sealing coating 22 on the
[7. Blast processing]
次に、図５を参照して、上記図４のＳ１２のブラスト処理について詳述する。図５は、ロール周面に対するブラスト処理を示す（ａ）斜視図、（ｂ）側面図、及び（ｃ）拡大図である。なお、ブラスト処理として、エアーブラスト、ショットブラストなど任意のブラスト方式を採用してよいが、以下では、エアーブラストの例について説明する。 Next, with reference to FIG. 5, the blast process in S12 of FIG. 4 will be described in detail. 5A is a perspective view, FIG. 5B is a side view, and FIG. 5C is an enlarged view showing a blast process for the roll peripheral surface. An arbitrary blasting method such as air blasting or shot blasting may be adopted as the blasting process, but an example of air blasting will be described below.
図５に示すように、ハースロール１０を回転させながら、ブラストマシン４０からブラスト材４１をハースロール１０のロール周面（溶射皮膜２１の表面）に対して投射することにより、ロール周面を平滑化する。ブラスト材４１は、例えば、溶射皮膜２１の硬さよりも高い硬度を有する硬質粒子であり、例えば、アルミナ、シリカ、ジルコニア、炭化珪素、窒化珪素、又はこれらの混合物などである。ブラスト材４１の粒度は、＃６０未満とすることが好ましい。このようにブラスト材４１の粒度を小さくすることで、ロール周面の表面粗度を低減する効果が高まる。
As shown in FIG. 5, the roll peripheral surface is smoothed by projecting the
また、ブラスト材４１の投射方向は、ロール周面の周方向と平行な方向とすることで、ロール周面を周方向に沿って好適に平滑化できる。さらに、ブラスト材４１の投射角度θは、ハースロール１０の周面の接線４２に対して、０°より大きく、４５°以下であることが好ましい（０°＜θ≦４５°）。投射角度θが４５°を超えて垂直に近づくほど、ブラスト処理によりロール周面の表面粗度が粗くなり、Ｒｓｋ＜０に適切に平滑化することが困難となるだけでなく、バックプレッシャーによりブラスト処理効率が低下してしまう。投射角度θを４５°以下の浅い角度とすることで、溶射皮膜２１の表面の突起部４３を優先的に平滑化できる。従って、ロール周面を周方向に好適に平滑化して、表面粗度を低減することができ、ロール周面の表面粗度を所望の粗さ（Ｒｓｋ＜０）に調整することができる。
Moreover, the roll peripheral surface can be suitably smoothed along the circumferential direction by making the projection direction of the
また、ブラストマシン４０によるブラスト材４１の噴射圧力Ｐ（ゲージ圧）は、０．３ＭＰａ以上、１．０ＭＰａ以下であることが好ましい。噴射圧力Ｐが１．０ＭＰａ超であると、ブラスト材４１が溶射皮膜２１に突き刺さったり、表面粗度が高くなったりするため、ロール周面の表面粗度を適切な粗さ（Ｒｓｋ＜０）にすることが困難となる。また、噴射圧力Ｐが０．３ＭＰａ未満であると、平滑化の効果がなく、適切な表面粗度とならないという問題がある。噴射圧力Ｐを０．３〜１．０ＭＰａの範囲とすることで、ロール周面をブラスト材４１で軽くなめるように平滑化できるため、ロール周面の表面粗度を所望の粗さ（Ｒｓｋ＜０）に制御できるとともに、ロール周面に残留圧縮応力をできるだけ付与しないようにできる。
Moreover, it is preferable that the injection pressure P (gauge pressure) of the
上記のようなブラスト処理により、ハースロール１０のロール周面を周方向に好適に平滑化して、ロール周面の周方向の表面粗度をＲｓｋで０未満に調整することができる。かかるブラスト処理を施すことにより、連続焼鈍炉１内における鋼板２の通板時に、ロール周面に異物が付着しにくく、ビルドアップを抑制可能なハースロール１０を好適に製造できる。
By the blast treatment as described above, the roll circumferential surface of the
［８．まとめ］
以上、本実施形態に係る連続焼鈍炉用ハースロール及びその製造方法について説明した。本実施形態によれば、ハースロール１０のロール周面の表面粗度の評価指標として、従来一般的なＲａやＲｚではなく、ロール周面の表面形状を適切に反映可能なＲｓｋを用いる。当該Ｒｓｋは、ロール周面に対する異物の付着性を評価する上で、ＲａやＲｚよりも適切な評価指標である。そして、ロール周面の表面粗度がＲｓｋで０未満、好ましくは−０．１０以下となるように、ブラスト処理によりロール周面を平滑化する。
[8. Summary]
The hearth roll for continuous annealing furnace and the manufacturing method thereof according to the present embodiment have been described above. According to the present embodiment, Rsk that can appropriately reflect the surface shape of the roll peripheral surface is used as an evaluation index of the surface roughness of the roll peripheral surface of the
これにより、ハースロール１０のロール周面の周方向の表面粗度を適切に低減することができるので、ロール周面に対する鉄、マンガン酸化物等の異物の付着を大幅に低減できる。従って、連続焼鈍炉１の操業中に、通板中の鋼板２に付随する異物がハースロール１０のロール周面に対して付着・成長すること（即ち、ビルドアップの発生）を抑制できる。よって、ビルドアップに伴う鋼板２の転写疵の発生を防止できるので、鋼板２の品質を向上できる。
Thereby, since the surface roughness of the circumferential direction of the roll peripheral surface of the
さらに、連続焼鈍炉１内の高温環境下で、ハースロール１０を長時間安定して使用することができるので、ハースロール１０の寿命を大幅に延長することが可能となる。また、連続焼鈍炉１の定期修繕の際に、ハースロール１０のロール表面に付着した異物を除去する作業が不要となる、あるいは当該作業を大幅に削減できるので、連続焼鈍炉１による鋼板２の生産性を向上できる。
Furthermore, since the
また、溶射皮膜２１を上記材質のセラミックスと耐熱合金からなるサーメット皮膜とすることで、高温において硬度が高い溶射皮膜を形成でき、例えば、溶射皮膜２１の高温ビッカース硬さＨＶ（８００℃）が、２００以上となる。従って、当該溶射皮膜２１の高温硬度が高いことと、ロール周面の表面粗度がＲｓｋで０未満であることとの相乗効果により、ビルドアップの発生をより効果的に抑制できる。なお、溶射皮膜の高温硬度が低い場合、当該溶射皮膜と鋼板との凝着が起きやすいため、ロール周面の表面粗度をＲｓｋで０未満にしたとしても、耐ビルドアップ性を向上する効果が低減する。
Further, by forming the
次に、本発明の実施例について説明する。なお、以下の実施例は本発明の効果を実証するために行った試験結果を示すものであり、本発明が以下の実施例に限定される訳ではない。 Next, examples of the present invention will be described. The following examples show the results of tests conducted to verify the effects of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.
上述したハースロールの製造方法に従って、複数種類のハースロール１０を製造し、各々のハースロール１０を連続焼鈍炉１で使用して、ハースロール１０の寿命を測定する試験を行った。ロール製造時には、ブラスト処理の条件を変えて、ハースロール１０のロール周面を平滑化し、ロール周面の表面粗度（Ｒｓｋ）が異なる複数種類のロールを製造した。また、ロール寿命に関しては、連続焼鈍炉１のオンラインにて、ハースロール１０のロール周面をポータブル蛍光Ｘ線により測定し、当該ロール周面に対する鉄（Ｆｅ）の付着量が５質量％を超えた時点で寿命であると判定した。なお、ロール径φは１０００ｍｍとし、ブラスト材の硬度は、２０００とし、溶射皮膜２１の硬度１５０〜２５５よりも高硬度とした。
A plurality of types of hearth rolls 10 were manufactured in accordance with the above-described method of manufacturing a hearth roll, and each
この試験条件として、ロール周面に形成される溶射皮膜２１の組成と、エアーブラスト処理の諸条件を表１に示す。表１中のロール回転数は、ブラスト処理時のハースロール１０の回転数であり、トラバース速度は、ブラストマシン４０のロール軸方向への移動速度である。また、ロール周面の周方向の表面粗度（Ｒｓｋ）は、Ｒａの測定値からＪＩＳの規定により２．５ｍｍをカットオフ値とした。ロール周面のＲｓｋは通常の表面粗度計により測定した。また、表１には、試験結果であるロール寿命も示してある。
Table 1 shows the composition of the
（ａ）Ｒｓｋ＜０であることの意義
表１に示すように、比較例１、２、１２では、ロール周面をブラスト処理しておらず、比較例３〜１１では、不適切なブラスト条件（例えば、θ＞４５°、Ｐ＜０．３ＭＰａ、Ｐ＞１．０ＭＰａ）でブラスト処理しているので、ロール周面の表面粗度がＲｓｋで０以上になっている（Ｒｓｋ≧０）。このため、比較例１〜１２のロール寿命は２．１年以下と短くなっている。
(A) Significance of Rsk <0 As shown in Table 1, in Comparative Examples 1, 2, and 12, the roll peripheral surface was not blasted, and in Comparative Examples 3 to 11, inappropriate blasting conditions were used. Since the blast treatment is performed (for example, θ> 45 °, P <0.3 MPa, P> 1.0 MPa), the surface roughness of the roll peripheral surface is 0 or more in Rsk (Rsk ≧ 0). For this reason, the roll life of Comparative Examples 1-12 is as short as 2.1 years or less.
一方、本発明の実施例１〜１６では、ロール周面を適切なブラスト条件（例えば、θ≦４５°、０．３ＭＰａ≦Ｐ≦１．０ＭＰａ）でブラスト処理して平滑化しているので、ロール周面の表面粗度がＲｓｋで０未満に調整されている（Ｒｓｋ＜０）。このため、実施例１〜１６のロール寿命は少なくとも３．９年以上となっている。このように実施例１〜１６のロール寿命は、比較例１〜１２と比べて、約２倍以上に増加しており、高寿命化が図れている。 On the other hand, in Examples 1 to 16 of the present invention, the roll peripheral surface is smoothed by blasting under appropriate blasting conditions (for example, θ ≦ 45 °, 0.3 MPa ≦ P ≦ 1.0 MPa). The surface roughness of the peripheral surface is adjusted to less than 0 by Rsk (Rsk <0). For this reason, the roll life of Examples 1-16 is at least 3.9 years or more. Thus, the roll life of Examples 1-16 has increased about twice or more compared with Comparative Examples 1-12, and the lifetime improvement is achieved.
また、Ｒｓｋが小さくなるほど、ロール寿命が増加している。特に、実施例１、７、８、１２の場合、Ｒｓｋ≦−０．１１とすることで、ロール寿命が４．４年以上となっており、顕著に長くなっている。また、実施例２、６、９〜１１、１３〜１６の場合でも、Ｒｓｋ≦−０．１０とすることで、４．１年以上のロール寿命を確保できており、実施例３〜５のようにＲｓｋ＞−０．１０である場合よりも長寿命となっている。 Further, the roll life increases as Rsk decreases. In particular, in the case of Examples 1, 7, 8, and 12, by setting Rsk ≦ −0.11, the roll life is 4.4 years or more, which is significantly longer. Moreover, even in the cases of Examples 2, 6, 9 to 11, and 13 to 16, by setting Rsk ≦ −0.10, a roll life of 4.1 years or more can be secured. Thus, the lifetime is longer than when Rsk> −0.10.
以上の結果により、ロール周面の表面粗度を、Ｒｓｋで０未満、特に−０．１０以下とすることにより、ロール周面に対する異物の付着を低減して、ビルドアップの発生を抑制できるため、ロール寿命を大幅に増加できることが実証されたと言える。従来では、ハースロール１０の一般的な寿命は２年程度であったが、本発明の実施例によれば約４年以上の長寿命を達成できるので、連続焼鈍炉１の操業上、非常に有益である。
From the above results, the surface roughness of the roll peripheral surface is less than 0, particularly −0.10 or less in Rsk, thereby reducing the adhesion of foreign matter to the roll peripheral surface and suppressing the occurrence of buildup. It can be said that it has been demonstrated that the roll life can be greatly increased. Conventionally, the general life of the
（ｂ）溶射皮膜の高温硬度ＨＶ（８００℃）が２００以上であることの意義
比較例１、２、１２では、ブラスト処理を行っておらず、かつ、ロール周面を形成する溶射皮膜２１の高温ビッカース硬さＨＶ５０ｇ（８００℃）がそれぞれ１５０、１８０、１９０であり、いずれも閾値２００以下である。この場合には、ロール寿命は１．７年以下であり、他の比較例３〜１１と比べても短くなっている。特に、比較例１では、溶射皮膜２１の高温ビッカース硬さが１５０と小さいため、ロール寿命が１．０年と極端に短くなっている。この理由は、溶射皮膜２１の高温硬度が不足しているため、加熱炉内での通板時に、鉄等の異物が当該溶射皮膜２１に噛み込みやすく、ビルドアップが発生し易いからである。また、比較例１〜３の溶射皮膜２１の高温硬度とロール寿命の関係から、溶射皮膜２１の高温硬度が高いほど、耐ビルドアップ性が向上し、ロール寿命が延びることが分かる。
(B) Significance of high-temperature hardness HV (800 ° C.) of spray coating being 200 or more In Comparative Examples 1, 2, and 12, the blast treatment is not performed and the
一方、本発明の実施例１〜１６のように溶射皮膜２１の高温ビッカース硬さＨＶ５０ｇ（８００℃）が閾値２００以上である場合には、ロール寿命は３．５年以上であり、特に、当該硬さが２３５以上である場合には、ロール寿命は３．９年以上である。この理由は、溶射皮膜２１の高温硬度が高い場合には、加熱炉内での通板時に、硬質の溶射皮膜２１に対して鉄等の異物が噛み込まないので、耐ビルドアップ性が向上し、ビルドアップを好適に抑制できるからである。
On the other hand, when the high-temperature Vickers hardness HV50 g (800 ° C.) of the
以上の結果により、溶射皮膜２１の高温ビッカース硬さＨＶ（８００℃）を２００以上とすることで、連続焼鈍炉１の操業中にハースロール１０に対するビルドアップの発生を抑制して、ハースロール１０を高寿命化できることが実証されたと言える。
From the above results, by setting the high-temperature Vickers hardness HV (800 ° C.) of the
（ｃ）投射角度θが４５°以下であることの意義
比較例３〜６では、ブラスト処理時のブラスト材４１の投射角度θが、それぞれ５０°、５５°、６０°、９０°であり、４５°より大きい。この場合、ブラスト処理後のロール周面の表面粗度がＲｓｋで少なくとも０．０２以上となっている。この理由は、投射角度θが４５°を超えると、ブラスト処理によりブラスト材４１が溶射皮膜に突き刺さり、ロール周面の表面粗度が粗くなるからである。
(C) Significance of the projection angle θ being 45 ° or less In Comparative Examples 3 to 6, the projection angle θ of the
一方、本発明の実施例１〜１６のように投射角度θが４５°以下である場合には、ロール周面の表面粗度がＲｓｋで−０．０２以下となっている。この理由は、ブラスト材４１がロール周面をなめるようにして衝突して、溶射皮膜２１の突起部を優先的に除去できるので、適正な表面性状に平滑化できるからである。
On the other hand, when the projection angle θ is 45 ° or less as in Examples 1 to 16 of the present invention, the surface roughness of the roll peripheral surface is −0.02 or less in terms of Rsk. The reason is that the
以上の結果により、ブラスト処理時にθ≦４５°とすれば、ロール周面を適切な粗度（Ｒｓｋ＜０）に平滑化できるが、θ＞４５°とすると、ロール周面を適切に平滑化できず、Ｒｓｋ≧０になってしまうことが実証されたと言える。 Based on the above results, the roll peripheral surface can be smoothed to an appropriate roughness (Rsk <0) if θ ≦ 45 ° during blasting, but if θ> 45 °, the roll peripheral surface is appropriately smoothed. It cannot be said that it was proved that Rsk ≧ 0.
（ｄ）噴射圧力Ｐが０．３ＭＰａ以上、１．０ＭＰａ以下であることの意義
比較例７、８では、ブラスト処理時のブラスト材４１の噴射圧力Ｐが、それぞれ０．１、０．２ＭＰａであり、Ｐ＜０．３ＭＰａである。この場合、ブラスト処理後のロール周面の表面粗度が、Ｒｓｋで少なくとも０．０２以上となっている。この理由は、噴射圧力Ｐが０．３ＭＰａ未満となると、ブラスト材４１の衝突力が弱くなるため、平滑化効果が低減するからである。また、比較例９、１０、１１では、噴射圧力Ｐが、それぞれ１．１、１．２、１．３ＭＰａである、Ｐ＞１．０ＭＰａである。この場合、ブラスト処理後のロール周面の表面粗度が、Ｒｓｋで少なくとも０．０２以上となっている。この理由は、噴射圧力Ｐが１．０ＭＰａを超えると、ブラスト材４１がロール周面に突き刺さり、表面粗度が粗くなるからである。
(D) Significance of injection pressure P being 0.3 MPa or more and 1.0 MPa or less In Comparative Examples 7 and 8, the injection pressure P of the
一方、本発明の実施例１〜１６のように、ブラスト材４１の噴射圧力Ｐを０．３ＭＰａ以上、１．０ＭＰａ以下に制御した場合には、ブラスト処理後のロール周面の表面粗度がＲｓｋで−０．０２以下となっている。この理由は、ブラスト材４１をロール周面に対して、適切な圧力で衝突させて、適正な表面性状に平滑化できるからである。
On the other hand, when the injection pressure P of the
以上の結果により、ブラスト処理時に、０．３ＭＰａ≦Ｐ≦１．０ＭＰａなる適正範囲内に制御すれば、ロール周面の表面粗度を適切な粗さ（Ｒｓｋ＜０）に平滑化できるが、この適正範囲を外れると、ロール周面を適切に平滑化できず、Ｒｓｋ≧０になってしまうことが実証されたと言える。 Based on the above results, the surface roughness of the roll peripheral surface can be smoothed to an appropriate roughness (Rsk <0) by controlling it within an appropriate range of 0.3 MPa ≦ P ≦ 1.0 MPa during blasting. If it deviates from this appropriate range, it can be said that it has been proved that the roll peripheral surface cannot be smoothed properly and Rsk ≧ 0.
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.
１ 連続焼鈍炉
２ 鋼板
３ 加熱炉
４ 均熱炉
５ 一次冷却炉
６ 過時効炉
７ 二次冷却炉
１０ 連続焼鈍炉用ハースロール
１２ ロール軸
１４ ロール胴部
２０ ロール基材
２１ 溶射皮膜
２２ 封孔皮膜
３０ 平均線
３１、３２ 凸部
４０ ブラストマシン
４１ ブラスト材
４２ 接線
４３ 突起部
θ 投射角度
Ｐ 噴射圧力
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (8)
前記ロール基材の表面に溶射材を溶射することにより形成された溶射皮膜と、
を備え、
前記溶射皮膜は、セラミックスと耐熱合金からなるサーメット皮膜であり、
前記セラミックスは、
Ｃｒ３Ｃ２を５０〜９０ｖｏｌ％、
Ａｌ２Ｏ３を１〜４０ｖｏｌ％、
Ｙ２Ｏ３を０〜３ｖｏｌ％、
ＺｒＢ２を０〜４０ｖｏｌ％含有し、残部が不可避的不純物及び気孔からなり、
前記耐熱合金は、
Ｃｒを５〜２０ｖｏｌ％、
Ａｌを５〜２０ｖｏｌ％、及び
ＹとＳｉのいずれか１種又は２種を０．１〜６ｖｏｌ％含有し、残部がＣｏとＮｉのいずれか１種又は２種及び不可避的不純物からなり、
前記サーメット皮膜の５０〜９０ｖｏｌ％が前記セラミックスで、残部が前記耐熱合金であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の連続焼鈍炉用ハースロール。 A roll substrate;
A thermal spray coating formed by spraying a thermal spray material on the surface of the roll base;
With
The sprayed coating is a cermet coating made of a ceramic and a heat-resistant alloy,
The ceramics are
Cr 3 C 2 a 50~90vol%,
1～40Vol% of Al 2 O 3,
0～3Vol% of Y 2 O 3,
ZrB 2 is contained in an amount of 0 to 40 vol%, and the balance consists of inevitable impurities and pores.
The heat-resistant alloy is
5-20 vol% of Cr,
Containing 5 to 20 vol% of Al, and 0.1 to 6 vol% of any one or two of Y and Si, the balance consisting of one or two of Co and Ni and unavoidable impurities,
The hearth roll for a continuous annealing furnace according to claim 1 or 2, wherein 50 to 90 vol% of the cermet film is the ceramic, and the remainder is the heat-resistant alloy.
０．１〜１０ｖｏｌ％のＮｂ、又は０．１〜１０ｖｏｌ％のＴｉのうちいずれか１種又は２種を含むことを特徴とする、請求項３に記載の連続焼鈍炉用ハースロール。 In the heat-resistant alloy,
The hearth roll for a continuous annealing furnace according to claim 3, comprising any one or two of 0.1 to 10 vol% Nb or 0.1 to 10 vol% Ti.
The method for producing a hearth roll for a continuous annealing furnace according to claim 7, wherein an injection pressure of the blast material is 0.3 MPa or more and 1.0 MPa or less.
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