JP4009255B2 - サーメット粉末ならびに耐ビルドアップ性および耐酸化性に優れた炉内ロール - Google Patents
サーメット粉末ならびに耐ビルドアップ性および耐酸化性に優れた炉内ロール Download PDFInfo
- Publication number
- JP4009255B2 JP4009255B2 JP2004012971A JP2004012971A JP4009255B2 JP 4009255 B2 JP4009255 B2 JP 4009255B2 JP 2004012971 A JP2004012971 A JP 2004012971A JP 2004012971 A JP2004012971 A JP 2004012971A JP 4009255 B2 JP4009255 B2 JP 4009255B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mass
- powder
- cermet
- furnace
- roll
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims description 60
- 239000011195 cermet Substances 0.000 title claims description 42
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title description 25
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title description 25
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 18
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 17
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 13
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 13
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 38
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 27
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 description 17
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 13
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 206010013786 Dry skin Diseases 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 description 2
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020630 Co Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002440 Co–Ni Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001208 Crucible steel Inorganic materials 0.000 description 1
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006501 ZrSiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010960 cold rolled steel Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
Description
図1に、炉内ロール1の表面に形成されたビルドアップ2を示すが、このビルドアップ2は、鋼帯3の通過部に沿って円周方向に並列に形成される。
たとえば、特許文献1には、5〜20mass%Cr2O3-Al2O3 と95〜80mass%CoNiCrAlYからなるサーメット溶射材料をロール表面に溶射する技術が提案されている。
特許文献2には、51〜95 vol%Al2O3 とMCrAlY(Mは、Fe,NiまたはCo)からなるサーメット溶射材料をロール表面に溶射する技術が提案されている。
特許文献3には、30〜80mass%ZrSiO4とMCrAlY(Mは、Fe,NiまたはCo)からなるサーメット溶射皮膜の表面に、酸化クロムを被覆する技術が提案されている。
特許文献4には、 Al2O3−MgOを最上層とする Al2O3−MgOと結合金属との多層被膜を形成する技術が提案されている。
特許文献5には、5〜50 vol%ホウ化物とMCrAlY(Mは、Fe,NiまたはCo)のメカニカルアロイ複合粉末をロール表面に溶射する技術が提案されている。
特許文献6には、CrB2,ZrB2,WB、TiB2等のホウ化物の少なくとも1種を1〜60体積%(実質は25体積%以上)含むと共に、 Cr3C2,TaC,WC,ZrC,TiC,NbC等の炭化物の少なくとも1種を5〜50体積%(実質的に15体積%以上)含み、残部が実質的にメタル(MCrAlY)からなるサーメット皮膜が提案されている。
特許文献7には、サーメット粉末全量に対して、MCrAlY中のAlを3〜8mass%、Crを16〜25mass%、Yを 0.1〜1mass%含有し、残部はCoおよび/またはNiからなり、かつセラミック粉末として、サーメット粉末全量に対して、ホウ化物を1〜5mass%および/または炭化物を5〜10mass%含有させた溶射被覆用サーメット粉末が提案されている。なお、上記中、MCrAlYとは、通常、Fe,Ni,Coの少なくともいずれか1種を基として、Cr,Al,Yを適量添加した耐熱合金を指す。
しかしながら、近年のハイテン鋼の増加に伴い、これらの技術ではビルドアップに対して有効であるとは言えなくなってきた。
本発明は、上記の知見に立脚するものである。
1.セラミック粉末および耐熱合金粉末の混合粉からなるサーメット粉末であって、該セラミック粉末として、サーメット粉末全量に対して、Cr23C6を10〜20mass%およびY2O3を10〜20mass%、かつ両者の合計:30mass%以下を含有し、一方該耐熱合金粉末は、サーメット粉末全量に対して、Alを4〜6mass%、Crを12〜16mass%およびYを1mass%以下含有し、残部はCoおよび/またはNiからなることを特徴とするサーメット粉末。
さて、本発明のサーメット粉末は、セラミック粉末と耐熱合金粉末(MCrAlY)の混合粉からなる。ここに、MCrAlYとは、前述したとおり、Fe,Ni,Coの少なくともいずれか1種類を基として、Cr,Al,Yを適量添加した耐熱合金を指す。
本発明では、セラミック粉末中の炭化物として、従来使用されてきた Cr3C2の代わりにCr23C6を使用するところに最大の特長がある。
このことは、従来、耐ビルドアップ性の点では問題ありとされながらも、耐酸化性改善の点から、保護皮膜中に比較的多量の含有を余儀なくされていたAlやCrを低減しても、炭化物として Cr3C2ではなくCr23C6を用いれば、耐酸化性が低下することがないため、耐酸化性の低下を招くことなしに耐ビルドアップ性の向上が図れることが、本発明者らの研究により判明したことに基づいている。
すなわち、 Cr3C2は 800℃以上の高温で変態してCr23C6になるが、その際、体積変化により皮膜に引張応力が発生して破断し、皮膜がロール表面から剥離してしまう箇所が部分的に生じてくる結果、耐酸化性が低下する。この点、炭化物として最初からCr23C6を使用しておけば、上記のような高温変態に基づく体積変化は生じないので、耐酸化性が低下することはない。
また、Y2O3は、Alの外方への拡散の抑制を図る上で有用な元素であるが、含有量がサーメット粉末全量に対して10mass%に満たないと上記の効果に乏しく、一方20mass%を超えると、やはり皮膜がポーラスになり易いため、Y2O3の添加量はサーメット粉末全量に対して10〜20mass%の範囲に限定した。
なお、これら高融点のセラミックの量が多すぎると、未溶融のセラミック粉末が残り、皮膜形成が困難になるため、Cr23C6とY2O3は合計で30mass%以下に制限する必要がある。
また、セラミックとしては、上記したCr23C6とY2O3の他、少量(1.0 mass%以下)であれば、 Al2O3やCr2O3 などの混入を許容することができる。
従来、MCrAlY中のAlは、表面の保護皮膜中に5〜12mass%程度含有させることが、耐ビルドアップ性および耐酸化性の向上に必要であると考えられていた。
しかしながら、ハイテン鋼の熱処理の場合には、保護皮膜中の酸化Alと鋼帯表面に濃化したMnとが反応して強固なビルドアップ(スピネル型Mn2AlO3)を形成し、成長することが判明した。
そこで、発明者らは、上記の問題を解決すべく鋭意研究を行った。
ここで、前述のしたとおり、発明者らの研究により、耐酸化性については、従来、セラミック中の炭化物として使用されてきた Cr3C2に代えて、Cr23C6を使用することによって、十分に補い得ることが判明した。
そこで、この点を踏まえて、Cr含有量について検討した結果、12〜16mass%が適正であることが判明した。すなわち、保護皮膜中のCr量が16mass%を超えると耐ビルドアップ性が低下し、一方12mass%を下回ると炭化物としてCr23C6を添加しても耐酸化性が低下する。従って、保護皮膜中のCr量すなわちサーメット粉末全量に対するCr量は12〜16mass%の範囲に限定した。
なお、溶射皮膜の密着性の観点からは、残部はCoまたはCo−Ni合金とするのが多少有利である。
上記のセラミック粉末と耐熱合金粉末を混合し、粒径が10〜100 μm 程度の混合粉末とする。
ついで、耐熱鋳鋼等を素材とする炉内ロールの表面に溶射するわけであるが、溶射方法および溶射条件については特に制限はなく、従来公知の方法および条件で行えば良い。
例えば、溶射方法としては、爆発式溶射法(D-GUN法) 、高速ガス燃焼溶射法(D-JET法)およびガスプラズマ溶射法等が有利に適合する。
上記のサーメット粉末をそれぞれ、25mm×25mm×10mmの寸法の SUS基材の表面に、爆発式溶射法(D-GUN 法)によって溶射し、100 μm 厚の溶射皮膜を形成した。ついで、溶射皮膜の表面を研削仕上げした。
かくして得られた溶射皮膜付き鋼板を2枚用意し、図2に示すように、溶射面を内側にして、その間にハイテン鋼(Mn:1.2 mass%,Si:0.05mass%,Al:0.04mass%を含有)を挟み込んで、一つのテストピースとした。
図中、番号4が SUS基材、5が溶射皮膜、6がハイテン鋼である。
また、同時に、50mm×50mm×10mmの寸法の SUS基材の表面に、爆発式溶射法(D-GUN 法)で100 μm 厚の溶射皮膜を形成後、表面を研削仕上げした試験片をそれぞれ用意し、実験炉内で1000℃, 30秒間の加熱後、取り出して、水冷を行う耐剥離性のテストを実施した。
ビルドアップの発生は、EDXにより測定されたMn量で評価した。大別すると、表1中「大」は、Mn量が30mass%以上、「中」はMn量が15mass%以上30mass%未満、「小」はMn量が5mass%以上15mass%未満、そして「極小」はMn量が5mass%未満の場合である。
また、耐酸化性は、SEMで測定した表面の酸化スケールの厚みで評価するものとし、表1中「大」はスケール平均厚みが20μm 以上、「中」はスケール平均厚みが10μm 以上20μm 未満、「小」はスケール平均厚みが5μm 以上10μm 未満、そして「極小」はスケール平均厚みが5μm 未満の場合である。
さらに、耐剥離性は、上記の耐剥離性のテストにおける加熱・冷却を1サイクルとして、皮膜剥離に至るまでの回数で評価した。
また、比較のため、従来のサーメット粉末(サーメット粉末全量に対して、Al:6mass%、Cr:25mass%およびY:0.8 mass%を含有し、残部はCoの耐熱合金粉末に、ホウ化物であるZrB2を3mass%、Y2O3を14mass%混合したサーメット粉末)を、本発明例と同様に、D-GUN 法を用いて炉内ロール( 800mmφ×2000mmL)の表面に溶射(皮膜厚:100 μm)し、従来の炉内ロールとした。
その結果、従来ロールでは、30ヶ月経過した時点から微小剥離が徐々に見られるようになり、42ケ月後にロール交換を余儀なくされたのに対し、本発明のロールを使用した場合には、48ヶ月経過後もビルドアップは全く発生せず、しかも被膜酸化に起因すると見られる微小剥離も認められなかった。
2 ビルドアップ
3 鋼帯
4 SUS 基材
5 溶射皮膜
6 ハイテン鋼
Claims (2)
- セラミック粉末および耐熱合金粉末の混合粉からなるサーメット粉末であって、該セラミック粉末として、サーメット粉末全量に対して、Cr23C6を10〜20mass%およびY2O3を10〜20mass%、かつ両者の合計:30mass%以下を含有し、一方該耐熱合金粉末は、サーメット粉末全量に対して、Alを4〜6mass%、Crを12〜16mass%およびYを1mass%以下含有し、残部はCoおよび/またはNiからなることを特徴とするサーメット粉末。
- 請求項1に記載のサーメット粉末を用いて、熱処理炉の炉内ロールの表面に、皮膜厚:70〜120 μm の溶射層を形成したことを特徴とする、耐ビルドアップ性および耐酸化性に優れた炉内ロール。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004012971A JP4009255B2 (ja) | 2004-01-21 | 2004-01-21 | サーメット粉末ならびに耐ビルドアップ性および耐酸化性に優れた炉内ロール |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004012971A JP4009255B2 (ja) | 2004-01-21 | 2004-01-21 | サーメット粉末ならびに耐ビルドアップ性および耐酸化性に優れた炉内ロール |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005206863A JP2005206863A (ja) | 2005-08-04 |
JP4009255B2 true JP4009255B2 (ja) | 2007-11-14 |
Family
ID=34899188
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004012971A Expired - Lifetime JP4009255B2 (ja) | 2004-01-21 | 2004-01-21 | サーメット粉末ならびに耐ビルドアップ性および耐酸化性に優れた炉内ロール |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4009255B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5168823B2 (ja) | 2006-06-21 | 2013-03-27 | 新日鐵住金株式会社 | 搬送ロールおよび連続焼鈍炉用ハースロール |
JP5058645B2 (ja) * | 2007-03-27 | 2012-10-24 | トーカロ株式会社 | 溶射用粉末、溶射皮膜及びハースロール |
JP4517008B1 (ja) * | 2009-12-16 | 2010-08-04 | 住友金属工業株式会社 | 高温材搬送用部材 |
-
2004
- 2004-01-21 JP JP2004012971A patent/JP4009255B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005206863A (ja) | 2005-08-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4519387B2 (ja) | 耐ビルドアップ性に優れた溶射被覆用サーメット粉末と溶射被覆ロール | |
JP5306227B2 (ja) | 連続焼鈍炉用ハースロールおよびその製造方法 | |
JP4517008B1 (ja) | 高温材搬送用部材 | |
JP5976535B2 (ja) | 熱間圧延設備用ロールの製造方法 | |
JP4009255B2 (ja) | サーメット粉末ならびに耐ビルドアップ性および耐酸化性に優れた炉内ロール | |
JP4332449B2 (ja) | 鋼板の連続焼鈍炉用ハースロールに被覆した溶射被膜 | |
WO2010001859A1 (ja) | 高温材搬送用部材 | |
JP4229508B2 (ja) | 高温ハースローラー | |
KR101391343B1 (ko) | 내Mn빌드업성, 내열충격성, 내마모성이 뛰어난 허스롤, 및 그 용사 재료 | |
JP3160405B2 (ja) | 高温鋼材搬送用ロール | |
JP2000345314A (ja) | 高硬度炭化物サーメット溶射皮膜被覆部材およびその製造方法 | |
JP2008223114A (ja) | サーメット粉末、表層にサーメットを有するロール、および、表層にサーメットを有するロールの製造方法 | |
JP4774786B2 (ja) | 炉内構造物被覆用溶射被膜およびその形成方法 | |
JPS6087910A (ja) | 圧延用ロ−ル | |
JP4724453B2 (ja) | 耐摩耗性に優れた連続鋳造用ロール | |
JP4268491B2 (ja) | 搬送ロール及び連続焼鈍炉用ハースロール | |
WO2009150867A1 (ja) | 溶射材料及びハースロール | |
JP2003027204A (ja) | 炉内ロール用の溶射粉末および炉内ロール | |
JPH081212A (ja) | 表面に放電溶着した耐熱耐焼付性皮膜を有する圧延工程用ロール類 | |
JPS6331531B2 (ja) | ||
JPH01122611A (ja) | 高温鋼材用搬送ロール | |
JP2626736B2 (ja) | 耐ビルドアップ性にすぐれた熱処理炉用ロール | |
JP2006118026A (ja) | 表面被覆用材料および熱処理炉用ロール | |
JPH04315A (ja) | 耐ビルドアップ性,耐剥離性および耐摩耗性に優れる高温用搬送ロール | |
JPH0533033A (ja) | ハースロール |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060714 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070730 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070821 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070831 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100907 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4009255 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100907 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110907 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110907 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120907 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120907 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130907 Year of fee payment: 6 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |