JPH06264160A - 複合セラミツクスチューブ - Google Patents

複合セラミツクスチューブ

Info

Publication number
JPH06264160A
JPH06264160A JP5078728A JP7872893A JPH06264160A JP H06264160 A JPH06264160 A JP H06264160A JP 5078728 A JP5078728 A JP 5078728A JP 7872893 A JP7872893 A JP 7872893A JP H06264160 A JPH06264160 A JP H06264160A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tube
temp
furnace
matrix
resistance
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.)
Pending
Application number
JP5078728A
Other languages
English (en)
Inventor
Toru Kawai
河合  徹
Takeshi Shinozaki
斌 篠崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kubota Corp filed Critical Kubota Corp
Priority to JP5078728A priority Critical patent/JPH06264160A/ja
Publication of JPH06264160A publication Critical patent/JPH06264160A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】ラジアントチューブ等の高温特性の改良。クリ
ープ強度、耐酸化性、熱衝撃性を高め、炉操業の効率化
のための高温操炉を可能とし、かつ炉温制御の精度向上
を可能にする。 【構成】 このチューブは、Siをマトリツクスとし、
そのマトリツクス中に分散相としてSiCセラミツクス
粒子を含む複合組織を有している。複合組織に占めるS
iマトリツクスの量比は、30〜80%である。約12
00℃を越える高温域においても高クリープ強度を保持
し、クリープ変形抵抗が大きい。熱膨張率が小さいので
熱応力による変形も少ない。耐酸化性等に優れ、バーナ
ー火炎による酸化損傷も少ない。高クリープ強度、およ
び低密度であることにより薄肉・軽量化され、チューブ
の熱容量の大幅な低減効果として炉温の精度良い制御も
可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ラジアントチューブ等
として有用な、高クリープ強度を有し、耐酸化性、耐溶
損性、耐熱衝撃性等にすぐれ、かつ低熱容量である複合
セラミツクスチューブに関する。
【0002】
【従来の技術】鋼材の焼鈍処理炉等に配設されるラジア
ントチューブ材料として、従来より20Ni−25Cr
−Fe(ASTM規格HK40,JIS G5122
SCH22)、35Ni−25Cr−Fe(HP45,
SCH24)、あるいは50Ni−30Cr−13W−
Fe等の高Ni−高Cr合金鋼が使用されてきた。近時
は、ファインセラミツクスの適用も試みられ、例えばS
iO2 、またはSiO2 −SiC複合セラミツクス焼成
品(日本鉄鋼協会,「鉄と鋼」69(13)p.11
0,1983)や、ムライト(3Al2 3 ・2SiO
2 )−Al2 3 −CaO系複合セラミツクス(特開平
2−9746号公報)等の提案もなされている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】耐熱合金鋼製ラジアン
トチューブは、実使用過程で自重によるクリープや熱応
力等による変形、および変形に伴う割れを生じ易い。特
にバーナー側において顕著であり、バーナー火炎の接触
による管壁の酸化・溶損もチューブ寿命に大きな影響を
与えている。このため、実操業では、加熱温度を約10
00℃以下に制限して使用されているが、その耐用寿命
は約2〜3年に過ぎず、近時の操炉効率改善を目的とし
た高温操業の要請に対処し得るものではない。セラミツ
クスの適用の試みは、高温クリープ強度、耐熱性・耐溶
損性を高めてて上記要請に応えようとするものである。
ラジアントチューブにセラミツクスを適用するために
は、高クリープ強度、耐酸化性・耐溶損性等と共に、加
熱・冷却過程での割れやスポーリングに対する抵抗性等
をも充足するものでなければならない。本発明は、この
ような諸特性を併せ有し、温度約1200℃を越える高
温操業下にも安定な使用が可能であり、かつ炉温制御の
精度向上の要請にも応え得る複合セラミツクスチューブ
を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の複合セラミツク
スチューブは、マトリツクスSi中に、SiCセラミツ
クス粒子が分散した複合組織を有し、複合組織における
マトリツクスSi/SiC粒子の量比(容積率)は30
/70〜80/20であることを特徴としている。
【0005】
【作用】本発明のチューブは、Si−SiCの複合効果
として、温度約1200℃以上の高温域においても、高
いクリープ強度を有し、クリープ変形抵抗が高く、かつ
耐酸化性や耐溶損性を有している。また、熱衝撃特性に
すぐれ、急熱・急冷に対する耐割れ性・耐スポーリング
を備えている。更に、高クリープ強度であること等によ
り、管壁肉厚(耐熱合金鋼製チューブの肉厚は概ね10
mm程度である)を約3mm程度にまで薄肉・軽量化す
ることができる。しかも、その密度(見掛密度)は約
2.79と耐熱合金鋼の密度(約7.85)はむろん、
他のセラミツクスの見掛密度(例えば、ムライト:3.
1,サイアロン:3.3)に比べて小さい。この薄肉・
軽量化は、単にチューブの高温使用下での自重によるク
リープ変形の緩和に奏効するだけでなく、チューブの熱
容量の低減効果として、炉温制御の精度向上を可能とす
る。
【0006】以下、本発明について詳しく説明する。マ
トリツクスSi中にSiCセラミツクス粒子が分散した
複合組織を有する本発明の複合セラミツクスチューブ
は、SiC粒子の分散強化作用としてクリープ強度に優
れ、高クリープ変形抵抗性を有している。また、マトリ
ツクスがSiであることにより、SiO2 やAl2 3
等の他のファインセラミツクスに比べ熱衝撃特性が高
く、急熱・急冷に対する優れた耐割れ性・耐スポーリン
グ性を有いている。複合組織におけるマトリツクスSi
と分散相粒子であるSiC粒との量比「マトリツクスS
i/SiC粒子」(容積比)を、30/70以上とした
のは、それに満たないと、熱衝撃や機械衝撃特性が十分
でなく、特に急熱・急冷に対する耐割れ性や耐スポーリ
ング性の改善効果が不足するからであり、他方その上限
を80/20としたのは、それを越えると、SiC粒子
の分散強化作用が不足し、高クリープ強度を確保し難く
なるからである。分散相粒子であるSiC粒子の粒径
は、約100〜400μm程度であつてよい。
【0007】本発明の複合セラミツクスチューブは、S
i粉末と、SiC粉末とを原料とし、これを誘導加熱炉
内に装填し、所謂帯域加熱溶融(ゾーンメルティング)
の手法を適用して製造することができる。これを図1を
参照して説明すると、10は円筒形状を有する竪型誘導
加熱炉、20は誘導コイルである。誘導加熱炉10は、
同心円状の円筒立壁11と円筒立壁12とで画成された
空間を有し、Si粉末P1 とSiC粉末P2 は、円筒立
壁の沿つて同心円状の2層に充填されている。この粉末
充填操作は、各粉末を円筒形状のフィーダヘッドを介し
てホッパから空間S内に流下させることにより行われ
る。
【0008】図のようにSi粉末P1 とSiC粉末P2
とを充填し、炉内を不活性雰囲気ないしは真空に保持し
て、誘導コイル20により炉内粉末を加熱し、Si粉末
1を溶融する。溶融したSiはSiC粉末P2 の粒子
間隙内に浸透する。この加熱溶融操作は誘導コイル20
を炉10の上部から徐々に降下させる(例えば、20m
m/分)ことにより行うとよい。誘導コイル20の移動
に伴つて、Si粉末の溶融と溶融したSiのSiC粒子
間隙への浸潤および凝固が、頂部から底部に向つて徐々
に進行し複合組織を有する凝固体(チューブ)が形成さ
れる。本発明の複合セラミツクスチューブは、公知の焼
結プロセスを用いて焼結品として製造することも不可能
ではないが、上記方法は複雑な装置や操作を必要とせず
極めて経済的である。しかも、この方法によればSi粉
末とSiC粉末との比重(Si:2.33,SiC:
3.17)の差による両成分のムラを付随することもな
く、均質かつ高緻密質の複合組織を形成することができ
る。
【0009】
【実施例】
〔1〕供試材 前記図1のように、竪型誘導加熱炉内に、Si粉末P1
(平均粒径:10μm)とSiC粉末P2 (平均粒径:
300μm)とを、2層同心円状に充填し、高周波誘導
加熱を行つてSi粉末を溶解し、SiC粉末粒子内に浸
潤させることにより、SiマトリツクスにSiC粒子が
均一に分散混在した複合組織を有するチューブを得た。
このチューブを供試材Aとする。 チューブサイズ(mm):外径 80、肉厚 3、長さ
1200。
【0010】比較例として、下記供試チューブBおよび
Cを用意した。 供試材B:0.4C−20Ni−25Cr−Fe系耐熱
合金鋼(ASTM規格HK40材)製チューブ(遠心力
鋳造管:外径110mm,肉厚10mm)、 供試材C:0.5C−50Ni−30Cr−13W−F
e系耐熱合金鋼製チューブ(遠心力鋳造管:外径110
mm,肉厚10mm)。
【0011】上記各供試材A,B,Cについて諸特性の
測定結果を測定し、表1に示す結果を得た。 (1)高温クリープ破断試験 JIS Z2272の規定による。但し、試験温度:1
250℃,荷重:0.5Kg/mm2 。 (2)高温酸化試験 試験片を、温度1250℃に設定した加熱炉(大気雰囲
気)内に100Hr保持し、酸化減量を測定。 (3)熱衝撃試験 試験a:水中に浸漬急冷し、割れを生じない最高加熱温
度を求める。 試験b:バーナーによりチューブを1250℃に加熱
(昇温速度1000℃/Hr)した後、600℃まで冷
却(冷却速度1000℃/Hr)する急熱・急冷操作を
を反復し、割れが発生するまでの反復回数を求める。
【0012】
【表1】
【0013】表1に示したように、供試材A(発明例)
は、従来の耐熱合金鋼製ラジアントチューブ(供試材
B,C)に比べ、格段にすぐれたクリープ強度を有し、
クリープ変形抵抗が高い。しかも低熱膨張率であるの
で、熱応力による変形も少ない。その耐酸化性も高く、
バーナー火炎の接触による酸化損傷に対する抵抗性に優
れている。また、クリープ強度が高いこと、および低密
度であることによる軽量化の効果として、チューブ管壁
の肉厚の大幅な削減(約1/3ないしそれ以下)が可能
であり、このため比熱は耐熱合金鋼の約2倍の大きさで
ありながら、チューブの熱容量を低減することができ
る。
【0014】
【発明の効果】本発明の複合セラミツクスチューブは、
高温クリープ強度、耐酸化性、耐溶損性に優れているの
で、ラジアントチューブとして、そのバーナー側の管材
として使用する場合にも、クリープ変形を生じ難く、ま
たバーナー火炎の局部加熱に対しても熱応力による変形
が少なく、かつ溶損・酸化に対する抵抗性にも優れてい
る。この改良された材料特性により、温度約1200℃
以上の高温操業が可能となり、耐用寿命の向上、メンテ
ナンスの軽減、炉操業効率の向上等の効果が得られる。
また、本発明の複合セラミツクスチューブは、高クリー
プ強度であり、かつ低密度で軽量であることにり、壁壁
の薄肉化(耐熱合金鋼製チューブの約1/3以下)が可
能であり、その効果としてチューブの熱容量が小さくな
り、炉温制御の精度向上の効果が得られる。本発明の耐
熱合金鋼の用途は上記例示のものに限定されず、例えば
鋼材加熱処理炉の炉床構成部材であるスキッドパイプ、
ハースロール等の材料としても有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の複合セラミツクスチューブの製造方法
の例を示す断面説明図である。
【符号の説明】
10:誘導加熱炉、20:誘導加熱コイル、P1 :Si
粉末、P2 :SiC粉末。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マトリツクスSi中に、SiCセラミツ
    クス粒子が分散した複合組織を有し、マトリツクスSi
    /SiC粒子の量比(容積率)は30/70〜80/2
    0であることを特徴とする複合セラミツクスチューブ。
JP5078728A 1993-03-11 1993-03-11 複合セラミツクスチューブ Pending JPH06264160A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5078728A JPH06264160A (ja) 1993-03-11 1993-03-11 複合セラミツクスチューブ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5078728A JPH06264160A (ja) 1993-03-11 1993-03-11 複合セラミツクスチューブ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06264160A true JPH06264160A (ja) 1994-09-20

Family

ID=13669950

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5078728A Pending JPH06264160A (ja) 1993-03-11 1993-03-11 複合セラミツクスチューブ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06264160A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016124761A (ja) * 2015-01-06 2016-07-11 東京窯業株式会社 炭化珪素質セラミックス焼結体

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016124761A (ja) * 2015-01-06 2016-07-11 東京窯業株式会社 炭化珪素質セラミックス焼結体

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5530093B2 (ja) 熱応力を管理することができ、反応性の高い合金を融解するのに適した耐熱性るつぼ
WO1990011981A1 (en) Carbonaceous ceramic composite for use in contact whth molten nonferrous metal
JP6841897B2 (ja) その表面に少なくとも1つのコーティングを有しているローラー炉用ローラー
JPS61262625A (ja) 熱電対用保護管およびその製造方法
JPS60200948A (ja) 加熱炉の支持部材用複合材料
JPH06264160A (ja) 複合セラミツクスチューブ
JP2018127376A (ja) 耐火物煉瓦
JP2022060911A (ja) Lf鍋用マグカーボンれんがの製造方法
JP2000104110A (ja) 溶湯容器の断熱構造
JP2021004160A (ja) 溶銑鍋用れんが及びこれをライニングした溶銑鍋
JP3943282B2 (ja) セラミックチューブ及びこれを用いた誘導加熱炉
JPH0657873B2 (ja) 熱処理炉用ロ−ル
JPS631266B2 (ja)
JP6957544B2 (ja) 黒鉛含有耐火物の製造方法
JPS63388B2 (ja)
JPS61291813A (ja) ラジアントチユ−ブ形式の加熱装置
KR910005026B1 (ko) 내산화성 흑연질내화재 및 그 제조방법
JPH0699190B2 (ja) 非鉄溶融金属用含炭素セラミック複合体
JPH0526844B2 (ja)
JPH04301049A (ja) 加熱炉内被加熱鋼材支持面部材用耐熱合金
RU2246670C1 (ru) Способ изготовления огнеупорного тигля
JP2000345274A (ja) 高温炉用ラジアントチューブ
JPS63389B2 (ja)
JPS60251217A (ja) 加熱炉用開放型放射体
JPH04301048A (ja) 加熱炉内被加熱鋼材支持面部材用耐熱合金