(57)【要約】【課題】本発明は、耐ピックアップ性ばかりでなく、耐熱衝撃性も優れた鋼板熱処理炉用ロールの表面被覆材料を提供することを目的としている。【解決手段】熱処理炉のハースロールの表面に溶射する鋼板熱処理炉用ロールの表面被覆材料を新規に開発した。それは、２０〜９５質量％のセラミックス及び残部をＣｏ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｗから選ばれた１種又は２種以上からなる金属並びに不可避不純物とし、特に、該不可避不純物のうちでＡｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｉ及びＴａの易酸化元素の合計が１質量％以下の複合材料である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｏ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｍｏ，Ｗから選ばれた１種又は２種以上からなるベースメタル、該ベースメタルに分散したセラミックス、残部の不可避不純物からなり、前記セラミックスの含有量が２０〜９５質量％、前記不可避不純物のうちで、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｉ及びＴａの合計量が１質量％以下であることを特徴とする鋼板熱処理炉用ロールの表面被覆材料。
【請求項２】
前記セラミックスは、部分安定化ジルコニア又は安定化ジルコニアを含むことを特徴とする請求項１記載の鋼板熱処理炉用ロールの表面被覆材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板熱処理炉用ロールの表面被覆材料に係わり、特に、焼鈍炉内で鋼帯を連続的に搬送するロール（以下、ハースロールと記す）の表面を被覆し、該鋼帯からロール表面への酸化鉄、鉄粉等の所謂「ピックアップ」を防止するのに有効な複合材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、鋼板（鋼帯）を焼鈍する焼鈍炉内には、鋼帯の搬入・搬送・搬出を連続的に行うため、多数のハースロールが設けられている。これらハースロールは、高温の還元又は酸化の雰囲気下にて長期間にわたり連続使用されるので、その表面には、鋼板の濃化元素の酸化物、鉄粉等が反応・凝着、堆積する前記「ピックアップ」が生じる。このピックアップが起きると、該ピックアップがハースロールで搬送する鋼帯の表面に転写し、表面疵を発生させて、鋼帯品質を著しく低下させる。また、このような品質低下を防止するには、操業を中断してハースロールの交換を余儀なくされるという問題も生じる。
【０００３】
そのため、ハースロールの表面には、従来より、かかるピックアップの防止対策が施される。具体的には、Ａｌ2Ｏ3等のセラミックスとそれらを結合する合金とからなる複合材料でロールの表面を保護したり（特許文献１及び２参照）、その結合層の上面にＺｒＯ2等のセラミック層を形成する方法が知られている（特許文献３参照）。また、表面にＭｏとＺｒＯ2よりなるサーメット系溶射被覆を施したり（特許文献４参照）、ＺｒＯ2：６０〜９５％、残ＣａＣ2，Ｃｏ，Ｎｉ等の何れか１種又は２種以上を含む材料で被覆したロールも提案されている（特許文献５参照）。さらに、金属珪素含有量１重量％以下の炭化珪素、窒化珪素，あるいはそれらの化合物を、１５ｖｏｌ以上７２ｖｏｌ未満含み、残部Ｗからなるサーメット層でロ−ルを溶射被覆する技術も開示されている（特許文献６参照）。
【特許文献１】特開昭６３−１９９８５７号公報
【特許文献２】特開平６−４５８６３号公報
【特許文献３】特開昭６３−２６１８３号公報
【特許文献４】特開昭６３−４２３２４号公報
【特許文献５】特開昭５７−４０８８５号公報
【特許文献６】特開昭６１−１７４３１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述のセラミックスと合金の複合材料のような方法では、耐摩耗性・耐剥離性には優れるが、合金中に含まれるＡｌ，あるいはＣｒ等の易酸化元素が酸化物を形成し、鋼板（帯）表面に形成される酸化物と相互に反応するために、耐ピックアップ性に劣るという問題があった。また、ＺｒＯ2系の溶射皮膜においては、耐ピックアップ性には優れるが、靭性と耐熱衝撃性が不充分で焼鈍炉の昇温・降温および鋼板接触面と非接触面に生じる温度差に起因する熱応力により剥離を生じる問題があった。
【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑み、耐ピックアップ性ばかりでなく、耐熱衝撃性も優れた鋼板熱処理炉用ロールの表面被覆材料を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。
【０００７】
すなわち、本発明は、Ｃｏ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｍｏ，Ｗから選ばれた１種又は２種以上からなるベースメタル、該ベースメタルに分散したセラミックス、残部の不可避不純物からなり、前記セラミックスの含有量が２０〜９５質量％、前記不可避不純物のうちで、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｉ及びＴａの合計量が１質量％以下であることを特徴とする鋼板熱処理炉用ロールの表面被覆材料である。この場合、前記セラミックスは、部分安定化ジルコニア又は安定化ジルコニアを含むのが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る鋼板熱処理炉用ロールの表面被覆材料は、高温雰囲気において優れた耐熱衝撃性及び耐ピックアップ性を有するので、鋼板の熱処理を行う焼鈍炉において、そのハースロールと鋼板成分との反応が生じ難くなり、ハースロールの長時間にわたる耐用が可能となった。なお、本発明は、ハースロールだけでなく、同様の機能を要求される炉床金物等に適用しても、その優れた耐反応性から、耐用寿命の延長において顕著な効果を発揮するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
まず、本発明に係る鋼板熱処理炉用ロールの表面被覆材料（以下、単に表面被覆材料という）では、ハースロールの表面を被覆するベースメタルとして、不可避的な不純物を含むＣｏ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｍｏ，Ｗから選ばれた１種又は２種以上を採用した。それは、元来これらの元素が高温で優れた耐熱性を有し、耐熱衝撃性を確保するために必須の金属だからである。
【００１０】
そして、これらのベースメタルに、さらに、セラミックスを均一に分散させて、耐ピックアップ性の一層の向上を図った。この場合、上記セラミックスとしては、本発明では、ＺｒＯ2、Ｙ2Ｏ3、ＹＣｒＯ3、ＨｆＯ2、ＺｒＳｉＯ4等の酸化物セラミックス、ＣｒＢ2、ＴｉＢ2、ＺｒＢ2、ＨｆＢ2等の硼化物セラミックス、ＭｏＳｉ2、Ｃｒ3Ｓｉ、ＴｉＳｉ2等の珪化物セラミックス、ＺｒＣ、Ｍｏ2Ｃ、Ｃｒ3Ｃ2、ＨｆＣ等の炭化物セラミックス及びＺｒＮ、ＨｆＮ、ＴｉＮ等の窒化物セラミックスから選ばれたものを使用できる。これらのセラミックスは、高温においても極めて安定であり、鋼板成分との反応を生じないため、ハースロールの耐ピックアップ性を良好に維持するからである。
【００１１】
また、セラミックスの添加量は、２０〜９５質量％とする。２０質量％以下では、耐ピックアップ性の改善効果が小さいからであり、一方、９５質量％超えると、耐熱衝撃性が低下するためである。
【００１２】
本発明の重要ポイントは、以上の２つの要件に加えて、上記ベースメタルに付随してくる不可避不純元素のうち、特に、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｎ，Ｓｉ及びＴａの易酸化元素を厳しく制限したことである。発明者の調査によれば、これら元素（セラミックスを構成するＡｌ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｓｉは除く）が存在すると、熱処理炉は、通常、３％Ｈ2−Ｎ2の不活性雰囲気であるが、接触する鋼帯に微量に含まれる酸化物と反応して、容易にピックアップの原因となる物質を形成すると考えられたからである。そこで、引き続き、それらの含有量に着眼して検討したところ、合計の含有量が１質量％以下であれば、ハースロールに接触して走行する鋼板が含有する成分との反応を生じさせないことを見出し、その量の制限を加えて、本発明を完成させたのである。
【００１３】
なお、上記した本発明に係る表面被覆材料では、セラミックスとしてＺｒＯ2を選択し、それにＣａＯ，ＭｇＯ，Ｋ2Ｏ3，ＣｅＯ2，Ｙ2Ｏ3等を添加し、所謂「部分安定化ジルコニア」又は「安定化ジルコニア」を含有させることが好ましい。ＺｒＯ2の結晶形態を単斜晶系から立方晶系に変え、温度による体積変化が緩和されて、耐熱衝撃性の向上が図れるからである。
【実施例】
【００１４】
以下に、本発明に係る鋼板熱処理炉用ロールの表面被覆材料（以下、単に表面被覆材料という）の特性を、実施例において説明する。
【００１５】
表１の左欄に、試作した表面被覆材料の成分組成を示す。Ｎｏ．１〜２０は、本発明例を、Ｎｏ．２１〜３０は、本発明の要件を外れる比較列（外れる要件に下線を施してある）である。なお、比較例のうち、Ｎｏ．３０は、従来の代表的な表面被覆材料である。
【００１６】
これらの試作材料を、４０ｍｍ幅×４０ｍｍ長さ×１５ｍｍ厚みのＳＵＳ３１０板の表面に溶射して多数の試験片を製作し、高温における耐ピックアップ性試験及び耐熱衝撃試験を行ってその成績を評価し、本発明の効果を確認した。試験条件は、以下の通りであり、また評価結果は、表１の右欄に一括して示す。
（耐ピックアップ性試験）
試験方法：図１に示すように、試験片２でピックアップ源３を挟み込み、雰囲気炉１内に１０００℃で１００時間保持した後、試験片２の表面の溶射皮膜とピックアップ源３との反応状態を評価する。
【００１７】
試験温度：１０００℃
ピックアップ源：ＦｅＯ、ＭｎＯ、ＳｉＯ2粉末を、高張力鋼板の表面に散布
荷重：２ｋｇ
保持時間：１００Ｈｒ
雰囲気：３％Ｈ2−Ｎ2
評価：各試験片の上に発生したピックアップの面積率を光学顕微鏡で測定し、算出した。
（耐熱衝撃試験）
試験方法：試験片を１０００℃に３０ｍｉｎ間保持してから水中へ投下し、水中から該試験片を引き上げることを、溶射した表面被覆材料の剥離が生じるまで繰り返す。
【００１８】
試験雰囲気：大気中
評価：剥離が生じるまでの回数
【００１９】
【表１】
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【００２０】
表１より、本発明に係る表面被覆材料は、いずれも耐ピックアップ性及び耐熱衝撃性が従来から使用されている比較例（Ｎｏ．３０）の表面被覆材料より優れていることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】耐ピックアップ試験法を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１    雰囲気炉
２    試験片
３    ピックアップ源
【図１】
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