JP5296299B2 - Hearth roll with excellent Mn build-up resistance and thermal shock resistance. - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、連続熱処理炉内に配設される鋼板を搬送するためのハースロール及びその溶射材料に関し、特に、耐Mnビルドアップ性、耐熱衝撃性に優れたハースロール及びその溶射材料に関するものである。 The present invention relates to a hearth roll for transporting a steel plate disposed in a continuous heat treatment furnace and its thermal spray material, and more particularly to a hearth roll excellent in Mn build-up resistance and thermal shock resistance and its thermal spray material. is there.
鋼板の熱処理炉内に配設されるハースロールは、６００〜１３００℃の弱酸化性または還元性雰囲気で長時間使用される。このためハースロールの表面には主に次のような特性が要求される。 The hearth roll disposed in the steel plate heat treatment furnace is used for a long time in a weakly oxidizing or reducing atmosphere at 600 to 1300 ° C. For this reason, the following characteristics are mainly required on the surface of the hearth roll.
１）ハースロールの表面には、鋼板に付着したFe酸化物や鉄粉がビルドアップといわれる凝着堆積物を形成する。さらに近年、ハイテン鋼の増加や、炉操業条件その他の変化により、Mn酸化物のビルドアップが問題になっている。これらFe系およびMn系物質に対する耐ビルドアップ性。 1) On the surface of the hearth roll, an adhesion deposit that is said to be build-up is formed of Fe oxide and iron powder adhering to the steel plate. In recent years, the build-up of Mn oxide has become a problem due to the increase in high-tensile steel and changes in furnace operating conditions. Build-up resistance to these Fe and Mn materials.
２）連続炉内の異なる温度域を通過してくる鋼板による温度変化により生じる剥離、割れ等に対応できる耐熱衝撃性。 2) Thermal shock resistance that can cope with peeling, cracking, etc. caused by temperature changes caused by steel plates passing through different temperature ranges in a continuous furnace.
これらの特性が不十分であると、ビルドアップ、熱衝撃によるハースロール表面の皮膜の剥離等が生じ、鋼板に疵が生じて品質低下の原因となる。 When these properties are insufficient, build-up, resulting peeling of the film of the hearth roll surface due to thermal shock, causing scratches caused quality degradation on the steel sheet.
このようなビルドアップ、熱衝撃によるハースロール表面の皮膜の剥離を防止する技術として、種々提案されている。 Such build-up, as a technique for preventing separation of the film of the hearth roll surface due to thermal shock, have been proposed.
例えば、特許文献１には、ロール基体表面にTi窒化物またはTi炭化物を溶射施工することによる耐ビルドアップ性を向上させたハースロールが開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a hearth roll having improved buildup resistance by spraying Ti nitride or Ti carbide on the surface of a roll base.
また、特許文献２では、酸化マンガンと反応性の低いMgAl2O4等のセラミックスと、同じく酸化マンガンと反応性を低くするためにAlおよびCrの含有量を制限したMCrAlYとのサーメット皮膜を有するハースロールが開示されている。
Further,
さらに、特許文献３では、特許文献１の欠点を防止するため、高温で安定な金属酸化物で被覆されたTiN粒子と耐熱金属とのサーメット皮膜にし、かつ、この皮膜とロールとの間に金属結合層を設けたハースロールを開示している。
従来、ビルドアップはFeが主成分であったが、近年、ハイテン鋼の増加、炉操業条件その他の変化により、FeよりMnが主成分のビルドアップとなってきている。 Conventionally, build-up has been mainly composed of Fe, but in recent years, Mn has become a major component of build-up from Fe due to an increase in high-tensile steel, furnace operating conditions and other changes.
特許文献１に開示のハースロールにおけるTiNおよびTiC自体は、耐ビルドアップ性に優れた物質であるが、溶射皮膜は溶射時酸化を受け、気孔が多く非常に脆いものであった。そのため、鋼板との接触により、皮膜の脱落が生じ、長時間の使用は困難であった。 TiN and TiC itself in the disclosure of the hearth rolls in Patent Document 1 is an excellent material resistance to build-up property, the thermal spray coating is subjected to spray upon oxidation, pores were many very fragile. Therefore, by contact with the steel plate, de-drop of the film occurs, prolonged use has been difficult.
この欠点を改良した特許文献３においては、皮膜をサーメット化したことと、皮膜とロール母材との間に結合層を設けたことにより、皮膜の耐熱衝撃性は向上した。さらに、TiNを金属で被覆し、溶射時のTiNの酸化を防ぎ、かつ同時に被覆金属が酸化物となりアブレーダブル性を有し、これらが耐ビルドアップ性を向上させるものと期待された。
In
しかしながら、実際には溶射中のTiNの酸化はある程度防げたものの不十分であり、かつ、溶射材料の飛翔時間があまりにも短い（数msecオーダー）ため、被覆金属はほとんど酸化せず、その耐ビルドアップ性は十分といえるものではなかった。また、めっき、PVD、CVD、メカニカルアロイング等の手法を用いて、TiN粒子を金属で被覆する必要があり、結果的に高コストとなり、経済的な面で問題があった。 However, although the oxidation of TiN during spraying could be prevented to some extent, it was insufficient and the flight time of the sprayed material was too short (on the order of several milliseconds), so the coated metal hardly oxidized and its build resistance Up was not enough. In addition, it is necessary to coat the TiN particles with a metal by using a method such as plating, PVD, CVD, mechanical alloying, etc., resulting in a high cost and an economical problem.
特許文献２においては、MCrAlYの割合が多い場合、耐熱衝撃性は向上するものの、Al、Cr含有量を限定したことによる耐ビルドアップ性は十分発現せず、セラミックスの割合が多い場合、耐熱衝撃性が不十分となり、どの割合においても必要とされる特性を満足するものではなかった。
In
このように従来の技術では上述の要求される特性すべてを満足することはできなかった。 As described above, the conventional techniques cannot satisfy all of the above required characteristics.
また、上記各特許文献においては、Feが主成分のビルドアップを防止することを課題としているが、近年課題となっているMnが主成分のビルドアップに対応しうるものではない。 In each of the above-mentioned patent documents, it is an issue that Fe prevents build-up of the main component, but Mn, which has been an issue in recent years, cannot cope with build-up of the main component.
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたもので、これらの問題を解決し、必要な特性すべてを有する、即ちMn系物質に対する優れた耐ビルドアップ性を有し、かつ耐熱衝撃性にも優れた長寿命のハースロールを提供しようとするものである。 The present invention has been made to solve such conventional problems, solves these problems, has all the necessary characteristics, that is, has excellent build-up resistance to Mn-based materials, and it is intended to provide a hearth roll of long life which is excellent in thermal shock resistance.
本発明は、周期律表における３a族（希土類を含む）、４ａ族、５a族、B、Al、Si、Cr、および、Feの群から選択された１種または２種以上の元素の窒化物（複窒化物を含む）と、
希土類元素（Sc、Y、ランタニド元素）、Al、Si、Ti、Cr、および、Zrの群から選択された１種または２種以上の元素の酸化物（複酸化物を含む）と、900℃以上で使用可能な耐熱金属(合金を含む)の群から選択された１種または２種以上の金属からなるマトリックス金属と、が均一に分散した溶射材料を、ロール外周の表面に溶射して溶射皮膜（ただし、体積％で、前記窒化物としてのＺｒＮが１０％、Ｙ２Ｏ３が３０％であって、残部がＮｉＣｒＡｌＹである溶射皮膜を除く）を形成してなり、前記窒化物（複窒化物を含む）と前記酸化物（複酸化物を含む）の含有量が、各々体積比で3%以上かつ50%以下であり、前記窒化物（複窒化物を含む）と前記酸化物（複酸化物を含む）との合計の含有量が、体積比で40%以上かつ80%以下であることを特徴とする耐Ｍｎビルドアップ性、耐熱衝撃性に優れるハイテン鋼を搬送するハースロールを提供しようとするものである。
The present invention relates to nitrides of one or more elements selected from the group of groups 3a (including rare earths), groups 4a, 5a, B, Al, Si, Cr, and Fe in the periodic table (Including double nitride);
Oxides (including multiple oxides) of one or more elements selected from the group of rare earth elements (Sc, Y, lanthanide elements), Al, Si, Ti, Cr, and Zr, and 900 ° C. Thermal spraying is performed by spraying a sprayed material uniformly dispersed with a matrix metal composed of one or more metals selected from the group of refractory metals (including alloys) that can be used above on the outer surface of the roll. A film (excluding a thermal spray film in which the volume of ZrN as a nitride is 10%, Y 2 O 3 is 30%, and the balance is NiCrAlY) is formed. The content of the nitride (including the nitride) and the oxide (including the double oxide) is 3% or more and 50% or less in volume ratio, respectively, and the nitride (including the double nitride) and the oxide (including the nitride) The total content of (including double oxides) is 40% or more and 80% or less by volume. Resistant Mn build-up to, is intended to provide a hearth roll for conveying a high-tensile steel which is excellent in thermal shock resistance.
本発明によれば、窒化物、酸化物及びマトリックス金属の３種類とも含む溶射材料によりハースロール基体表面に溶射皮膜（ただし、体積％で、前記窒化物としてのＺｒＮが１０％、Ｙ ２ Ｏ ３ が３０％であって、残部がＮｉＣｒＡｌＹである溶射皮膜を除く）が形成されたことによって、Mn系物質に対する優れた耐ビルドアップ性、耐熱衝撃性を備え、しかも長寿命のハースロールを提供することが可能となる。 According to the present invention, a sprayed coating is formed on the surface of the hearth roll substrate by spraying material including all three types of nitride, oxide and matrix metal (however, in volume%, ZrN as the nitride is 10%, Y 2 O 3 there a 30%, the balance excluding the thermal spray coating is a NiCrAlY) by is formed, excellent build-up property to Mn-based material, provided with a thermal shock resistance, moreover provides a hearth roll for a long life It becomes possible.
以下、本発明の実施形態である耐Mnビルドアップ性、耐熱衝撃性に優れたハースロールについて、図を参照して詳細に説明をする。 Hereinafter, resistance Mn build-up property is an embodiment of the present invention, the excellent hearth rolls in thermal shock resistance, described in detail with reference to figures.
本発明者らの研究によれば本実施形態の溶射皮膜（（ただし、体積％で、前記窒化物としてのＺｒＮが１０％、Ｙ ２ Ｏ ３ が３０％であって、残部がＮｉＣｒＡｌＹである溶射皮膜を除く）、以下本願明細書の溶射皮膜は同様の意味とする）を構成する溶射材料の各構成物質は次のような特性を有する。本実施形態に使用される周期律表における３a族（希土類を含む）、４ａ族、５a族、B、Al、Si、Cr、および、Feの群から選択された１種または２種以上の元素の窒化物（以下、単に、窒化物ともいう）は、耐ビルドアップ性、特にMn系物質に対する耐ビルドアップ性（以下、耐Mnビルドアップ性ともいう）に優れる。同様に本実施形態に使用される希土類元素（Sc、Y、ランタニド元素）、Al、Si、Ti、Cr、および、Zrの群から選択された１種または２種以上の元素の酸化物（以下、単に、酸化物ともいう）は、窒化物程ではないが、Mn系物質に対する耐ビルドアップ性に優れる。 According to the research by the present inventors, the thermal spray coating of this embodiment ( (However, the thermal spraying is in volume%, ZrN as the nitride is 10%, Y 2 O 3 is 30%, and the balance is NiCrAlY. Each of the constituent materials of the thermal spray material constituting the thermal spray coating of the present specification has the following characteristics. One or more elements selected from the group of groups 3a (including rare earths), 4a, 5a, B, Al, Si, Cr, and Fe in the periodic table used in the present embodiment The nitride (hereinafter also simply referred to as nitride) has excellent build-up resistance, particularly build-up resistance against an Mn-based material (hereinafter also referred to as Mn build-up resistance). Similarly, oxides of one or more elements selected from the group consisting of rare earth elements (Sc, Y, lanthanide elements), Al, Si, Ti, Cr, and Zr used in the present embodiment (hereinafter referred to as the following) , Which is also simply referred to as an oxide) is excellent in build-up resistance against Mn-based materials, though not as good as nitride.
従来、これらの窒化物、酸化物はそれぞれ単独で使用されてきたが、鋭意研究の結果、本発明者らは、窒化物と酸化物との両物質を共に使用し、それらを溶射皮膜中に均一に分散することで、その相乗効果により、格段に優れたMn系物質に対する耐ビルドアップ性を示すことを見いだした。 Conventionally, these nitrides and oxides have been used singly, but as a result of extensive research, the present inventors have used both nitrides and oxides in the spray coating. It has been found that, by uniformly dispersing, the synergistic effect shows a particularly excellent build-up resistance to Mn-based materials.
さらに、窒化物、酸化物ともに高硬度物質であり、また、900℃以上で使用可能な耐熱金属(合金を含む)の群から選択された１種または２種以上の金属からなるマトリックス金属（以下、単に、マトリックス金属ともいう）はいずれも、耐熱、耐酸化性に優れ、かつ窒化物、酸化物を皮膜に強固に固定することができるので、長期間にわたって優れた耐熱衝撃性を維持できる。 In addition, both nitrides and oxides are high-hardness materials, and matrix metals composed of one or more metals selected from the group of refractory metals (including alloys) that can be used at 900 ° C. or higher (hereinafter referred to as “matrix metals”) , also simply referred to as the matrix metal) are both heat, high oxidation resistance, and nitrides, it is possible to firmly fix the oxide film, can maintain excellent thermal shock resistance for a long period of time.
すなわち、Mn系物質に対する優れた耐ビルドアップ性、耐熱衝撃性を有するために溶射皮膜はこの窒化物、酸化物およびマトリックス金属の3種とも含有することが不可欠である。 That is, in order to have excellent build-up resistance and thermal shock resistance against Mn-based materials, it is essential that the thermal spray coating contains all of these nitrides, oxides and matrix metals.
この点において、前述の特許文献１〜３とは概念を異とするものである。 In this respect, the concept differs from Patent Documents 1 to 3 described above.
本実施形態の耐Mnビルドアップ性、耐熱衝撃性に優れたハースロールに適用される窒化物（複窒化物を含む）としてはScN、YN、TiN、ZrN、HfN、VN、NbN、TaN、CrN、Fe3N、BN、AlN、及び、Si3N4などを使用することができる。また、本実施形態の耐Mnビルドアップ性、耐熱衝撃性に優れたハースロールに適用される酸化物（複酸化物を含む）としては、Sc2O3、Y2O3、CeO2、Nd2O3、Al2O3、SiO2、TiO2、Cr2O3、ZrO2、及び、ZrSiO4などを使用することができる。また、本実施形態の耐Mnビルドアップ性、耐熱衝撃性に優れたハースロールに適用されるマトリックス金属としては、FeCrAlY、NiCrAlY、CoCrAlY、CoNiCrAlY、NiCr、ハステロイ（登録商標、以下同じ。）C276、インコネル（登録商標、以下同じ。）600、インコロイ（登録商標、以下同じ。）800、及び、ステライト（登録商標、以下同じ。）6などを使用することができる。
Resistant Mn build-up property of the present embodiment, ScN as nitride applied to better hearth rolls in thermal shock resistance (including double nitride), YN, TiN, ZrN, HfN, VN, NbN, TaN, CrN Fe 3 N, BN, AlN, Si 3 N 4 and the like can be used. As the anti-Mn build-up of the present embodiment, the oxide to be applied to high hearth rolls in thermal shock resistance (including mixed oxide), Sc 2 O 3, Y 2
Mn系物質に対する耐ビルドアップ性、耐摩耗性においては、窒化物、酸化物が多いほど効果を発揮するが、耐熱衝撃性が劣ることになる。優れた耐熱衝撃性を保持するために、窒化物（複窒化物を含む）と酸化物（複酸化物を含む）の含有量は各々体積比で3%以上かつ50%以下で、かつ、窒化物（複窒化物を含む）と酸化物（複酸化物を含む）との合計が体積比で40%以上かつ80%以下とすることが好ましい。なお、ここでいう体積比とは、単純に対象の物質の全体積を100%とした場合の比を示すものである。例えば、「窒化物が体積比で3%以上かつ50%以下」ということは、全体の体積が100cm3ならば、窒化物が3cm3以上50cm3以下ということを示している。
In terms of build-up resistance and wear resistance against Mn-based materials, the more nitrides and oxides are more effective, the lower the thermal shock resistance. In order to maintain excellent thermal shock resistance, the content of nitrides (including double nitrides) and oxides (including double oxides) is not less than 3% and not more than 50% by volume, respectively, and nitriding It is preferable that the total of the product (including the double nitride) and the oxide (including the double oxide) be 40 % or more and 80% or less by volume. Here, the volume ratio simply indicates a ratio when the total volume of the target substance is 100%. For example, “nitride in a volume ratio of 3% or more and 50% or less” indicates that if the entire volume is 100 cm 3 , the nitride is 3 cm 3 or more and 50 cm 3 or less.
図１は、本実施形態の耐Mnビルドアップ性、耐熱衝撃性に優れたハースロールの表面部の断面構造の一部を拡大して示した模式図である。なお、本図は、本実施形態の耐Mnビルドアップ性、耐熱衝撃性に優れたハースロールを模式的に説明するものであって、厳密な物質の構成を示すものではない。図に示したように、本実施形態の耐Mnビルドアップ性、耐熱衝撃性に優れたハースロールは、ハースロール基材２上に溶射皮膜１が形成されており、その溶射皮膜１の構造は、窒化物粒子３、酸化物粒子４が、マトリックス金属５中に均一に分散した形態を有している。
Figure 1 is resistant Mn build-up property of the present embodiment is a schematic diagram showing an enlarged portion of the cross-sectional structure of the surface portion of the superior hearth rolls in thermal shock resistance. Note that this figure is resistant Mn build-up property of the present embodiment, there is described a good hearth rolls thermal shock resistance schematically and do not indicate the configuration of strict material. As shown, anti-Mn build-up property of the present embodiment, excellent hearth rolls in thermal shock resistance, and thermal spray coating 1 is formed on the
溶射皮膜１の表面において、マトリックス金属５を分断する（マトリックス金属５の大きなエリアを作らない）ほど優れたMn系物質に対する耐ビルドアップ性を示すので、各窒化物粒子３、酸化物粒子４を微細（好ましくはmmサイズ）にし、かつマトリックス金属５中に均一に分散した形態が好適である。
Since the surface of the thermal spray coating 1 shows excellent build-up resistance against Mn-based materials as the
本実施形態の溶射材料の製造方法はとくに限定しない。溶射可能サイズの窒化物、酸化物およびマトリックス金属の混合でも可能であるが、前述の微細な窒化物、酸化物粒子がマトリックス金属中に均一に分散した好適な形態を得るには、所定量の微細な窒化物、酸化物およびマトリックス金属の粉末に有機バインダーを加え、造粒したものが好適である。造粒方法は一般的なスプレー造粒法や、流動層造粒法や、メカニカルアロイング法等が適用できる。 The manufacturing method of the thermal spray material of this embodiment is not specifically limited. A mixture of nitride, oxide and matrix metal of the size that can be sprayed is also possible, but in order to obtain a suitable form in which the aforementioned fine nitride and oxide particles are uniformly dispersed in the matrix metal, a predetermined amount is required. A granulated product obtained by adding an organic binder to fine nitride, oxide and matrix metal powders is preferred. As a granulation method, a general spray granulation method, a fluidized bed granulation method, a mechanical alloying method, or the like can be applied.
さらに、必ずしも必要ではないが、脱バインダーおよび焼結すればさらに好適である。 Further, although not necessarily required, it is more preferable to remove the binder and sinter.
本実施形態の溶射材料の溶射法は特に限定しないが、フレーム溶射や、プラズマ溶射や、HVOF溶射や、爆発溶射等が適用できる。その中でも熱影響が少なく、緻密な皮膜が形成可能なHVOF溶射および爆発溶射が好適である。 The thermal spraying method of the thermal spray material of the present embodiment is not particularly limited, but flame spraying, plasma spraying, HVOF spraying, explosion spraying, and the like can be applied. Among them, HVOF spraying and explosion spraying that can form a dense film with little heat influence are suitable.
溶射皮膜の厚さは10μm未満では効果が発揮できず、1000μmより大きい場合には、残留応力が大きく、剥離の可能性が高いので、10以上1000μm以下とすることが好ましい。
The thickness of the thermal spray coating effect can not be exhibited is less than 10 [mu] m, is greater than 1000 [mu] m, the residual stress is large, there is a high possibility of the release, preferably 10 or more 1000 [mu] m or less.
また、熱衝撃特性をさらに向上させるために、溶射皮膜とロール基材との間にMCrAlY（MはFe、Ni、Coから選択された１種または２種以上の金属元素）、NiCr合金、ハステロイ合金、インコネル合金、Ni-Al、またはMo等の下地溶射皮膜を挿入しても良く、本発明の概念に含まれるものである。 In order to further improve the thermal shock characteristics, MCrAlY (M is one or more metal elements selected from Fe, Ni, Co), NiCr alloy, Hastelloy between the thermal spray coating and the roll base material. A base sprayed coating such as an alloy, an Inconel alloy, Ni-Al, or Mo may be inserted, and is included in the concept of the present invention.
以上説明したように、本発明の実施形態による耐Mnビルドアップ性、耐熱衝撃性に優れるハースロールによれば、窒化物、酸化物及びマトリックス金属の３種類とも含む溶射材料によりハースロール基体表面に溶射皮膜が形成されたことによって、Mnに対する優れた耐ビルドアップ性、耐熱衝撃性を備え、しかも長寿命のハースロールを提供することが可能となる。 As described above, exemplary resistance Mn build-up property according to the present invention, according to the hearth roll having excellent thermal shock resistance, nitrides, by thermal spraying a material including three kinds of oxides and matrix metal hearth roll base surface by thermal spray coating is formed, with excellent build-up property, the thermal shock resistance for Mn, moreover it is possible to provide a hearth roll for a long life.
次に、本発明の耐Mnビルドアップ性、耐熱衝撃性に優れるハースロール及びその溶射材料について、実施例を示し、より詳細に説明する。ただし、本発明の耐Mnビルドアップ性、耐熱衝撃性に優れるハースロール及びその溶射材料は、以下の実施例に限定されるものではない。 Next, the hearth roll excellent in Mn build-up resistance and thermal shock resistance and thermal spray material thereof according to the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, anti-Mn build-up property of the present invention, hearth rolls and spray material excellent in thermal shock resistance is not limited to the following examples.
本発明の作用効果を確認すべく、SUS304を母材１０ａ、２０ａとしてによりテストピース（以下TPとする）１０、２０を製作（耐Mnビルドアップ性試験用：15×15×10mm、耐熱衝撃性試験用：50×50×10mm、）し、TP表面に溶射法（高速ガス溶射法）により皮膜１０ｂ、２０ｂを積層して、各試験を行なった。
In order to confirm the effects of the present invention, SUS304 the
耐Mnビルドアップ性を評価するため次の実験を行なった。 The following experiment was conducted to evaluate the Mn build-up resistance.
実験の概要を図２に示す。2枚の溶射TP１０、２０の溶射面１０ｂ、２０ｂを向かい合わせ、TP間にビルドアップ原料MnO粉３０を挟み、荷重を加える。これを電気炉内に配置し、N2-5%H2の還元雰囲気中で950℃の一定温度で25Hrほど放置する。表1に試験条件を示す。
An outline of the experiment is shown in FIG. The thermal sprayed
試験後、TP１０の断面のEPMA(電子線マイクロアナライザー)面分析を行なう。面分析結果においてMnの溶射皮膜表面への付着厚みと溶射皮膜内部への浸透深さの合計が20μm未満を優秀(◎)、20μm以上30μm未満を良好(○)、30μm以上を不良(×)と判定した。EPMA面分析結果の概要を図３に示す。 After the test, an EPMA (electron beam microanalyzer) surface analysis of the cross section of TP10 is performed. In the surface analysis results, the sum of the thickness of Mn deposited on the spray coating surface and the penetration depth inside the spray coating is excellent when it is less than 20 μm (◎), good when it is 20 μm or more but less than 30 μm (○), and poor when it is 30 μm or more (×) It was determined. An overview of the EPMA surface analysis results is shown in FIG.
次に、耐熱衝撃性を評価するために次の試験を行なった。 Next, the following test was performed to evaluate the thermal shock resistance.
溶射皮膜を積層したTP（50×50×10mm）を電気炉内で加熱後、水冷し、溶射皮膜の剥離の有無で評価を行なった。20回の繰り返し試験後で溶射皮膜の剥離が無いものを優秀（◎）、10回以上20回未満で剥離が発生したものを良好(○)、10回未満で剥離が発生したものは不良（×）とした。表3に試験条件を示す。 TP (50 x 50 x 10 mm) with a thermal spray coating laminated was heated in an electric furnace, then cooled with water, and evaluated by the presence or absence of peeling of the thermal spray coating. Excellent when the thermal spray coating does not peel after 20 repetition tests (◎), good when peeling occurs 10 times or more but less than 20 times (Good), poor if peeling occurs less than 10 times X). Table 3 shows the test conditions.
表４は、実施例６〜９および比較例１〜１２の組成を示すものであり、表５は耐Ｍｎビルドアップ性試験、耐熱衝撃性試験の結果および総合結果を示すものである。
Table 4 shows the compositions of Examples 6 to 9 and Comparative Examples 1 to 12 , and Table 5 shows the results of Mn build-up resistance test, thermal shock resistance test, and overall results.
比較例4は、実施例11の酸化物を除き、窒化物の含有量を50%以上にしたものである。表5に示すように比較例3は、耐Mnビルドアップ性試験のMn付着厚みとMn浸透深さの合計および耐摩耗性では良好な結果を得たが、耐熱衝撃性が不良であり、総合評価は不良（×）となった。
In Comparative Example 4, except for the oxide of Example 11, the nitride content was 50% or more. As shown in Table 5, in Comparative Example 3, good results were obtained in the total of Mn adhesion thickness and Mn penetration depth and wear resistance in the Mn build-up resistance test, but the thermal shock resistance was poor. Evaluation was bad (x).
比較例５〜８は、TP表面に溶射法により溶射皮膜を積層したものであり、それぞれの積層厚さは10〜1000μmの範囲に設定されている。窒化物(または複窒化物)、酸化物(または複酸化物)、マトリックス金属で構成されており、窒化物(または複窒化物)、酸化物(または複酸化物)のいずれか一方または両方の含有量が体積比で3%未満に設定されている。
Comparative Examples 5 to 8 are obtained by laminating a thermal spray coating on the TP surface by a thermal spraying method, and the thickness of each lamination is set in a range of 10 to 1000 μm. It is composed of nitride (or double nitride), oxide (or double oxide), matrix metal, and one or both of nitride (or double nitride), oxide (or double oxide) The content is set to less than 3% by volume.
表5に示すように比較例５〜８は耐Mnビルドアップ試験ではMn付着厚みとMn浸透深さの合計が20μm以上、30μm未満で良好(○)、耐摩耗性試験では20DS/mg以上、40DS/mg未満で良好(○)、耐熱衝撃性試験では20回剥離なしで優秀(◎)となり、総合評価は良好（○）であった。
As shown in Table 5, in Comparative Examples 5 to 8, in the Mn build-up test, the sum of the Mn adhesion thickness and the Mn penetration depth is 20 μm or more, less than 30 μm (good), and in the wear resistance test, 20 DS / mg or more. It was good (◯) at less than 40 DS / mg, and in the thermal shock resistance test, it was excellent (◎) without being peeled 20 times, and the overall evaluation was good (◯).
比較例９、実施例６〜９は、TP表面に溶射法により溶射皮膜を積層したものであり、それぞれの積層厚さは10〜1000μmの範囲に、窒化物(または複窒化物)、酸化物(または複酸化物)の含有量が各々体積比で3%以上かつ50%以下であり、窒化物(または複窒化物)と酸化物(または複酸化物)の合計が体積比で6%以上かつ80%以下に設定されている。
Comparative Example 9 and Examples 6 to 9 are obtained by laminating a thermal spray coating on the TP surface by a thermal spraying method, and the respective laminate thicknesses are in the range of 10 to 1000 μm. (Or double oxide) content is 3% or more and 50% or less by volume, respectively, and the total of nitride (or double nitride) and oxide (or double oxide) is 6% or more by volume And it is set to 80% or less.
表5に示すように比較例９、実施例６〜９は耐Mnビルドアップ試験ではMn付着厚みとMn浸透深さの合計が20μm未満の優秀な値を示した。さらに、耐摩耗性試験、耐熱衝撃性試験においても優秀な結果を示し、総合評価は優秀（◎）であった。
As shown in Table 5, Comparative Example 9 and Examples 6 to 9 showed excellent values in which the total of the Mn adhesion thickness and the Mn penetration depth was less than 20 μm in the Mn build-up test. Further, excellent results were also shown in the wear resistance test and thermal shock resistance test, and the overall evaluation was excellent (◎).
比較例10〜12は、TP表面に溶射法により溶射皮膜を積層したものであり、それぞれの積層厚さは10〜1000μmの範囲に設定されている。窒化物(または複窒化物)、酸化物(または複酸化物)、マトリックス金属で構成されており、窒化物(または複窒化物)、酸化物(または複酸化物)のいずれか一方の含有量が体積比で50%より大きく設定されている。または窒化物(または複窒化物)と酸化物(または複酸化物)の合計が80%より大きく設定されている。
In Comparative Examples 10 to 12, a thermal spray coating is laminated on the TP surface by a thermal spraying method, and the thickness of each lamination is set in the range of 10 to 1000 μm. Consists of nitride (or double nitride), oxide (or double oxide), matrix metal, content of either nitride (or double nitride) or oxide (or double oxide) Is set to be larger than 50% by volume ratio. Alternatively, the total of nitride (or double nitride) and oxide (or double oxide) is set to be greater than 80%.
表5に示すように比較例10〜12は耐Mnビルドアップ試験ではMn付着厚みとMn浸透深さの合計が20μm未満で優秀(◎)、耐摩耗性試験では20DS/mg以上、40DS/mg未満で良好(○)、耐熱衝撃性試験では10回以上20回未満で剥離し、良好(○)となり、総合評価は良好（○）であった。
As shown in Table 5, in Comparative Examples 10 to 12, the total Mn adhesion thickness and Mn penetration depth is less than 20 μm in the Mn build-up test, and excellent (◎), and in the wear resistance test, 20 DS / mg or more, 40 DS / mg The thermal shock resistance test peeled off 10 times or more and less than 20 times to give a good (○), and the overall evaluation was good (◯).
一方、比較例1は、比較例５から窒化物を除いたものである。表5に示すように比較例1は耐熱衝撃性試験では良好な結果を得たが、耐Mnビルドアップ性試験のMn付着厚みとMn浸透深さの合計が厚く、耐摩耗性も不良であり、総合評価は不良（×）となった。 On the other hand, Comparative Example 1 is obtained by removing nitride from Comparative Example 5 . As shown in Table 5, in Comparative Example 1, good results were obtained in the thermal shock resistance test, but the total of the Mn adhesion thickness and Mn penetration depth in the Mn buildup resistance test was thick, and the wear resistance was also poor. The overall evaluation was poor (x).
比較例2は、比較例８の酸化物を除いたものである。表5に示すように比較例2は、耐摩耗性では良好な結果を得たが、耐Mnビルドアップ性試験のMn付着厚みとMn浸透深さの合計が厚く、耐摩耗性も不良であり、総合評価は不良（×）となった。 Comparative Example 2 is obtained by removing the oxide of Comparative Example 8 . As shown in Table 5, in Comparative Example 2, good results were obtained in terms of wear resistance, but the total of Mn adhesion thickness and Mn penetration depth in the Mn build-up resistance test was thick, and the wear resistance was also poor. The overall evaluation was poor (x).
比較例3は、実施例7の窒化物を除き、酸化物の含有量を50%以上にしたものである。表5に示すように比較例3は、耐Mnビルドアップ性試験のMn付着厚みとMn浸透深さの合計および耐熱衝撃試験では良好な結果を得たが、総合評価は不良（×）となった。 In Comparative Example 3, except for the nitride of Example 7, the oxide content was 50% or more. As shown in Table 5, in Comparative Example 3, good results were obtained in the total Mn adhesion thickness and Mn penetration depth in the Mn build-up resistance test and the thermal shock test, but the overall evaluation was poor (x). It was.
比較例4は、比較例11の酸化物を除き、窒化物の含有量を50%以上にしたものである。表5に示すように比較例3は、耐Mnビルドアップ性試験のMn付着厚みとMn浸透深さの合計および耐摩耗性では良好な結果を得たが、耐熱衝撃性が不良であり、総合評価は不良（×）となった。 In Comparative Example 4, except for the oxide of Comparative Example 11, the nitride content was 50% or more. As shown in Table 5, in Comparative Example 3, good results were obtained in the total of Mn adhesion thickness and Mn penetration depth and wear resistance in the Mn build-up resistance test, but the thermal shock resistance was poor. Evaluation was bad (x).
上記総合評価から、本実施例のハースロール及びその溶射材料は、十分な耐Mnビルドアップ性、耐熱衝撃性を有することがわかり、本実施例の耐Mnビルドアップ性、耐熱衝撃性に優れるハースロール及びその溶射材料の優秀性が確認された。 From the overall evaluation, hearth rolls and the spray material of the present embodiment, sufficient anti-Mn build-up property was found to have a resistance to thermal shock resistance, Mn build-up property of the present embodiment is excellent in thermal shock resistance The superiority of the hearth roll and its sprayed material was confirmed.
１：溶射皮膜
２：ハースロール基材
３：窒化物粒子
４：酸化物粒子
５：マトリックス金属
１０、２０：テストピース
１０ａ、２０ａ：母材
１０ｂ、２０ｂ：溶射皮膜
1: Thermal spray coating 2: Hearth roll substrate 3: Nitride particles 4: Oxide particles 5:
Claims (5)
eの群から選択された１種または２種以上の元素の窒化物（複窒化物を含む）と、
希土類元素（Sc、Y、ランタニド元素）、Al、Si、Ti、Cr、および、Zrの群から選択された１種または２種以上の元素の酸化物（複酸化物を含む）と、
900℃以上で使用可能な耐熱金属(合金を含む)の群から選択された１種または２種以上
の金属からなるマトリックス金属と、
が均一に分散した溶射材料を、ロール外周の表面に溶射して溶射皮膜（ただし、体積％で、前記窒化物としてのＺｒＮが１０％、Ｙ２Ｏ３が３０％であって、残部がＮｉＣｒＡｌＹである溶射皮膜を除く）を形成してなり、前記窒化物（複窒化物を含む）と前記酸化物（複酸化物を含む）の含有量が、各々体積比で3%以上かつ50%以下 であり、前記窒化物（複窒化物を含む）と前記酸化物（複酸化物を含む）との合計の含有量が、体積比で40%以上かつ80%以下であることを特徴とする耐Ｍｎビルドアップ性、耐熱衝撃性に優れるハイテン鋼を搬送するハースロール。 Group 3a (including rare earth), 4a, 5a, B, Al, Si, Cr, and F in the periodic table
nitrides (including double nitrides) of one or more elements selected from the group of e;
Oxides (including multiple oxides) of one or more elements selected from the group of rare earth elements (Sc, Y, lanthanide elements), Al, Si, Ti, Cr, and Zr;
A matrix metal composed of one or more metals selected from the group of refractory metals (including alloys) usable at 900 ° C. or higher;
Is sprayed on the surface of the outer periphery of the roll to form a thermal spray coating (however, in volume%, ZrN as the nitride is 10%, Y 2 O 3 is 30%, the balance being NiCrAlY The content of the nitride (including double nitride) and the oxide (including double oxide) is 3% or more and 50% or less by volume ratio, respectively. The total content of the nitride (including double nitride) and the oxide (including double oxide) is 40% or more and 80% or less in volume ratio. Hearth roll that transports high-tensile steel with excellent Mn build-up and thermal shock resistance.
以上の金属からなるマトリックス金属は、
MCrAlY（MはFe、Ni、Coから選択された１種または２種以上の金属元素）、NiCr合金、
ハステロイ（登録商標）合金、インコネル（登録商標）合金、インコロイ（登録商標）合
金、および、ステライト（登録商標）合金からなる群から選択された１種または２種以上
の金属からなるマトリックス金属であることを特徴とする請求項１に記載の耐Mnビルドアップ性、耐熱衝撃性に優れるハイテン鋼を搬送するハースロール。 The matrix metal composed of one or more metals selected from the group of refractory metals (including alloys) that can be used at 900 ° C. or higher,
MCrAlY (M is one or more metal elements selected from Fe, Ni, Co), NiCr alloy,
A matrix metal composed of one or more metals selected from the group consisting of Hastelloy (registered trademark) alloy, Inconel (registered trademark) alloy, Incoloy (registered trademark) alloy, and Stellite (registered trademark) alloy The hearth roll for conveying high-tensile steel excellent in Mn build-up resistance and thermal shock resistance according to claim 1.
択された１種または２種以上の元素の酸化物（複酸化物を含む）は、前記希土類元素（Sc、Y、ランタニド元素）のみの群から選択された１種または２種以上の元素の酸化物であることを特徴とする請求項１または２に記載の耐Mnビルドアップ性、耐熱衝撃性に優れるハイテン鋼を搬送するハースロール。 The oxide (including multiple oxides) of one or more elements selected from the group consisting of the rare earth elements (Sc, Y, lanthanide elements), Al, Si, Ti, Cr, and Zr, The Mn buildup resistance and heat resistance according to claim 1 or 2, wherein the oxide is an oxide of one or more elements selected from the group consisting of rare earth elements (Sc, Y, lanthanide elements) only. Hearth roll that transports high-tensile steel with excellent impact properties.
択された１種または２種以上の元素の酸化物（複酸化物を含む）は、前記希土類元素（Sc、Y、ランタニド元素）、Al、Si、Ti、Cr、および、Zrの群から選択された１種または２種以上の元素の複酸化物であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の耐Mnビルドアップ性、耐熱衝撃性に優れるハイテン鋼を搬送するハースロール。 The oxide (including multiple oxides) of one or more elements selected from the group consisting of the rare earth elements (Sc, Y, lanthanide elements), Al, Si, Ti, Cr, and Zr, 2. A complex oxide of one or more elements selected from the group consisting of rare earth elements (Sc, Y, lanthanide elements), Al, Si, Ti, Cr, and Zr. A hearth roll for conveying high-tensile steel excellent in Mn build-up resistance and thermal shock resistance according to any one of items 1 to 3.
The hearth roll for conveying high-tensile steel excellent in Mn buildup resistance and thermal shock resistance according to any one of claims 1 to 4 , wherein the sprayed coating has a thickness of 10 µm or more and 1000 µm or less.
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