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JP3076888B2 - 2 melting point heat-resistant sprayed material and heat-resistant member processed by thermal spraying - Google Patents

2 melting point heat-resistant sprayed material and heat-resistant member processed by thermal spraying

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Publication number
JP3076888B2
JP3076888B2 JP05168330A JP16833093A JP3076888B2 JP 3076888 B2 JP3076888 B2 JP 3076888B2 JP 05168330 A JP05168330 A JP 05168330A JP 16833093 A JP16833093 A JP 16833093A JP 3076888 B2 JP3076888 B2 JP 3076888B2
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JP
Japan
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sio
heat
melting point
resistant
sprayed
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JP05168330A
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哲男 嶋
明 露木
勝利 川添
宗利 広重
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Nippon Steel Corp
Nippon Steel Hardfacing Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Nippon Steel Hardfacing Corp
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Publication date
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  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、耐熱性溶射材料ならび
に該溶射材料により形成した溶射層を有する耐熱性部材
に関し、とくに高温耐摩耗性および耐ビルドアップ性が
共に優れた熱処理炉用ロール(以下ハースロールとい
う)に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat-resistant sprayed material and a heat-resistant member having a sprayed layer formed from the sprayed material, and more particularly to a roll for a heat-treating furnace having excellent high-temperature wear resistance and build-up resistance. Hereinafter referred to as Hearth Roll).

【0002】[0002]

【従来の技術】ハースロールは500〜1100℃の酸
化性または還元性雰囲気温度下で、被熱処理鋼材を焼鈍
し搬送させるため、その表面は摩耗を受けたり、被熱処
理鋼材の付着酸化物や鉄粉がロール表面に凝着および堆
積していわゆるビルドアップを形成することが多い。
2. Description of the Related Art Hearth rolls are used to anneal and convey a steel material to be heat-treated at an oxidizing or reducing atmosphere temperature of 500 to 1100 ° C., so that the surface thereof is subject to wear, and oxides or iron adhering to the heat-treated steel material. The powder often adheres and accumulates on the roll surface to form a so-called build-up.

【0003】このような摩耗やビルドアップによる凹凸
がハースロール上に発生すると、被熱処理材である鋼板
が搬送されている間に疵がつき、品質低下の原因とな
る。これを避けるために定期的に熱処理炉の操業を中断
してハースロール表面を研磨手入れしたり、予備品と交
換したりしている。
[0003] If such irregularities due to wear or build-up occur on the hearth roll, flaws are formed while the steel sheet as the material to be heat-treated is being conveyed, which causes quality deterioration. In order to avoid this, the operation of the heat treatment furnace is periodically interrupted to grind and clean the surface of the hearth roll, or to replace it with a spare part.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このため、従来からハ
ースロールの材質に高クロム、高ニッケルの耐熱合金を
使用し、さらにロール表面に耐熱合金サーメットやセラ
ミックスを溶射したりしていたが、特性的にはなお十分
でなかった。
For this reason, conventionally, heat-resistant alloys of high chromium and high nickel have been used for the material of the hearth roll, and further, heat-resistant alloy cermets and ceramics have been sprayed on the roll surface. Was still not enough.

【0005】本発明は、前記従来の問題点を解決し、酸
化性あるいは還元性雰囲気中で使用されるハースロール
に対して、耐ビルドアップ性、耐剥離性および耐摩耗性
に優れた皮膜層をロール表面に形成し、高品質、長寿命
のハースロールを提供することを目的としている。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and provides a coating layer having excellent build-up resistance, peel resistance and abrasion resistance against a hearth roll used in an oxidizing or reducing atmosphere. Is formed on the roll surface to provide a high-quality, long-life hearth roll.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者等は鋭意研究を重ねた結果、ロール表面に
形成する溶射層の構成材料として、成分配合を特定する
ことが有効であることを知見し、本発明を完成するに至
った。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present inventors have conducted intensive studies, and as a result, it is effective to specify the composition of components as a constituent material of a sprayed layer formed on the roll surface. This led to the completion of the present invention.

【0007】すなわち本発明は、酸化ジルコニウムの組
織安定化材として、CaO、MgO、希土類酸化物、Y
23、HfO2の1種以上を35重量%以下含有する高
融点安定化ZrO2部を50重量%以上含み、残部はZ
rO2−SiO2系以外のSiO2系低融点複合酸化物、
低融点共晶型セラミックスまたは包晶型セラミックスと
不可避不純物よりなり、高融点セラミックス部と低融点
セラミックス部より構成されることを特徴とする耐熱性
溶射材料を要旨としており、前記低融点セラミックス部
が、CaO・SiO2、3CaO・2SiO2、2CaO
・SiO2、2MgO・SiO2、MgO・SiO2、3
Al23・2SiO2、CaO・Al23・2SiO2
2CaO・Al23・SiO2の複合酸化物、Al23
−SiO2共晶域成分系、MgO−SiO2共晶域成分
系、CaO・SiO2共晶域成分系、ZrO2−Al23
−SiO2系低融点成分系で構成されている。上記の他
に、Co、Niの1種以上を主成分とし、さらに10〜
30%のCrおよび15%以下のAl、必要によりさら
に1%以下のY、Hfの1種以上を添加した組成の合金
あるいは炭化物、硼化物のうちの1種以上を40重量%
以下添加した耐熱性溶射材料を要旨とする。また本発明
は、前記耐熱性溶射材料により構成された溶射層を表面
に形成したハースロールならびに溶射層に対してセラミ
ックス生成成分を含有する封孔処理剤で処理し、さらに
熱処理して、皮膜の封孔、緻密化を行ったハースロール
を要旨としている。
That is, according to the present invention, CaO, MgO, rare earth oxide, Y
2 0 3, a high melting point stabilizing ZrO 2 parts of the HfO 2 1 or more contained than 35 wt% includes 50 wt% or more, the remainder Z
SiO 2 -based low melting point composite oxides other than rO 2 -SiO 2 -based,
The gist of the present invention is a heat-resistant sprayed material comprising low-melting eutectic ceramic or peritectic ceramic and unavoidable impurities, comprising a high-melting ceramic part and a low-melting ceramic part. , CaO · SiO 2, 3CaO · 2SiO 2, 2CaO
· SiO 2, 2MgO · SiO 2 , MgO · SiO 2, 3
Al 2 O 3 .2SiO 2 , CaO.Al 2 O 3 .2SiO 2 ,
Composite oxides of 2CaO · Al 2 O 3 · SiO 2, Al 2 O 3
—SiO 2 eutectic zone component system, MgO—SiO 2 eutectic zone component system, CaO · SiO 2 eutectic zone component system, ZrO 2 —Al 2 O 3
It is composed of -SiO 2 based low-melting component. In addition to the above, one or more of Co and Ni as main components,
40% by weight of an alloy or a carbide or boride having a composition to which 30% of Cr and 15% or less of Al, and if necessary, 1% or less of one or more of Y and Hf are added.
The gist is the heat-resistant sprayed material added below. In addition, the present invention provides a thermal spraying layer composed of the heat-resistant thermal spraying material, the hearth roll formed on the surface and the thermal spraying layer are treated with a sealing agent containing a ceramic-forming component, and further heat-treated to form a coating. The gist is a hearth roll that has been sealed and densified.

【0008】[0008]

【作用】本発明の構成と作用を説明する。本発明ハース
ロールの溶射層は以下に詳述するような機構により特性
が発揮されるものと推定される。すなわち、鋼材表面に
セラミックス層を溶射形成する場合の溶着現象と、ビル
ドアップの生成現象の解析より、Fe23あるいはFe
Oと反応性の少ない酸化物を選定すべきこと、このため
高融点で熱力学的にそれ自体の標準生成エネルギーが低
い(絶対値が大きい)酸化物を使用すべきこと、溶射皮
膜の緻密性、結合力の点から、溶射材料は高融点の高安
定性セラミックス部と比較的低融点の高結合性セラミッ
クス部分より形成されるべきこと、かつ低融点部もFe
23等と反応性の少ないセラミックスである複合酸化物
系がよいこと、溶射皮膜の組織から結合部セラミックス
は細粒組織とすべきで、共晶型低融点セラミックスも有
効なこと、皮膜組織中にごく微細なミクロ割れを誘導す
るのが皮膜の母材への密着性に優れること、このために
高融点酸化物と低融点酸化物を配合溶射すると、状態図
的には液相線と固相線の間を拡げ、セラミックスの微細
凝固割れを生成しやすくすること、高温ミクロ割れのな
い皮膜は、低温での冷間割れ(例えばガラスの室温での
割れ)を発生、皮膜を貫通する割れが生成し、皮膜全体
に伝播しやすいこと、皮膜組織としては凝固後、室温ま
で結晶形の変化がなく比較的安定な材料であるべきこと
を認識して本発明を完成させたものであり、従来のセラ
ミックス溶射材料にはない新しい技術思想により構築さ
れている。
The structure and operation of the present invention will be described. It is presumed that the sprayed layer of the hearth roll of the present invention exhibits characteristics by a mechanism described in detail below. That is, based on the analysis of the welding phenomenon when a ceramics layer is formed by thermal spraying on the surface of a steel material and the build-up generation phenomenon, Fe 2 O 3 or Fe 2 O 3
It is necessary to select an oxide having low reactivity with O. Therefore, it is necessary to use an oxide having a high melting point and a thermodynamically low standard formation energy (having a large absolute value). From the viewpoint of bonding strength, the thermal spray material should be formed of a high melting point high stability ceramic part and a relatively low melting point high bonding ceramic part, and the low melting point part is also made of Fe.
A composite oxide system, which is a ceramic with low reactivity with 2 O 3 etc., should be good. The bonding ceramics should have a fine-grained structure based on the structure of the sprayed film, and a eutectic low melting point ceramic is also effective. Inducing very fine micro cracks in the film is excellent in adhesion to the base material of the coating. For this reason, when high-melting oxide and low-melting oxide are mixed and sprayed, the phase diagram shows a liquidus line. Spreads between solidus lines to facilitate the generation of micro-solidification cracks in ceramics. Coatings without high-temperature micro-cracking cause cold cracking at low temperatures (eg, cracking of glass at room temperature) and penetrate the coating. The present invention has been completed by recognizing that cracks are generated and easily propagated throughout the film, and that the film structure should be a relatively stable material with no change in crystal form up to room temperature after solidification. , Conventional ceramic spray material It is built on new technical ideas that are not available.

【0009】本発明で成分組成を限定した理由を説明す
る。酸化ジルコニウムは高融点で、Fe23等に対する
低反応性酸化物として選択されたもので、室温での正方
晶または立方晶の安定化材としてCaO、MgO、Ce
2、Y23、HfO2の1種以上を35重量%以下添加
するものである。すなわち35重量%は、安定化材とし
て必要かつ十分な添加量の上限として選定されたもので
ある。安定化ZrO2を50重量%以上としたのは、皮
膜全体組織としてのFe23との反応性、組織のミクロ
割れおよびこれと密接な関係がある熱衝撃による耐割れ
性および耐剥離性、皮膜の耐衝撃性によって選定された
ものである。50重量%未満では、高融点部と低融点部
の組織比率が不適当となる。
The reason for limiting the component composition in the present invention will be described. Zirconium oxide has a high melting point and is selected as a low-reactivity oxide for Fe 2 O 3 and the like. CaO, MgO, Ce is used as a tetragonal or cubic stabilizer at room temperature.
One or more of O 2 , Y 2 O 3 and HfO 2 are added in an amount of 35% by weight or less. That is, 35% by weight is selected as the upper limit of the necessary and sufficient amount of the stabilizer to be added. The reason why the stabilized ZrO 2 is set to 50% by weight or more is the reactivity with Fe 2 O 3 as the whole structure of the film, the micro-cracking of the structure, and the cracking resistance and peeling resistance due to thermal shock closely related thereto. , Selected according to the impact resistance of the coating. If it is less than 50% by weight, the structure ratio of the high melting point portion and the low melting point portion becomes inappropriate.

【0010】残りのCaO・SiO2、3CaO・2S
iO2、2CaO・SiO2、2MgO・SiO2、Mg
O・SiO2、3Al23・2SiO2、CaO・Al2
3・2SiO2、2CaO・Al23・SiO2等のS
iO2系低融点酸化物は、低融点性と、Fe23との反
応性より選定されている。
The remaining CaO.SiO 2 , 3CaO.2S
iO 2 , 2CaO.SiO 2 , 2MgO.SiO 2 , Mg
O · SiO 2, 3Al 2 O 3 · 2SiO 2, CaO · Al 2
O 3 · 2SiO 2, 2CaO · Al 2 O 3 · SiO 2 , etc. S
The iO 2 -based low-melting oxide is selected based on its low-melting property and reactivity with Fe 2 O 3 .

【0011】すなわちこれらの複合酸化物は、単独のC
aO、SiO2、MgO等ではFe23との反応性があ
るが、前記の複合酸化物とした場合には、反応性が非常
に小さくなることを知見した。しかもこれらは融体がほ
ぼ2150℃以下まで残存し、高融点セラミックスの結
合剤として働く。かつ高融点セラミックス部を一部溶解
し、凝固ミクロ割れの生成に有効に働くものである。
That is, these composite oxides are composed of a single C
It has been found that aO, SiO 2 , MgO and the like have reactivity with Fe 2 O 3 , but when the above-mentioned composite oxide is used, the reactivity becomes very small. In addition, these melts remain at about 2150 ° C. or lower and function as binders for high melting point ceramics. In addition, it partially dissolves the high melting point ceramic part and effectively works to generate solidification microcracks.

【0012】また低融点かつ共晶微細化作用があるSi
2系共晶成分としては、CaO−SiO2系(SiO2
45wt%等)、Al23−SiO2系(Al23
wt%)、MgO−SiO2系(SiO2 38wt%、
65wt%)等があり、Al23−ZrO2−SiO2
もあるようである。
Further, Si having a low melting point and a eutectic refining action
As O 2 -based eutectic components, CaO-SiO 2 -based (SiO 2
45 wt%), Al 2 O 3 —SiO 2 system (Al 2 O 3 9
wt%), MgO-SiO 2 system (SiO 2 38wt%,
65 wt%) and the like, and it seems that there is also an Al 2 O 3 —ZrO 2 —SiO 2 system.

【0013】よってこれらの共晶微細化あるいは包晶微
細化を利用した高結合力セラミックスで、高融点低反応
性セラミックスを骨材として結合する場合も本発明に含
むものである。とくにこれら低融点微細セラミックス組
織は、単独成分ではFe23等と反応性があるが、組織
が微粒であるため、ビルドアップを形成し難いことを認
めている。これはたとえ一結晶粒が剥離して鋼板に付着
しても微粒のため悪影響を及ぼさないと考えられる。
Accordingly, the present invention also includes a case where high-melting-point and low-reactivity ceramics are bonded as an aggregate with high bonding strength ceramics utilizing these eutectic refinement or peritectic refinement. In particular, it has been recognized that these low-melting-point fine ceramic structures are reactive with Fe 2 O 3 or the like as a single component, but are difficult to form build-up because the structure is fine. This is considered that even if one crystal grain peels off and adheres to the steel sheet, it does not adversely affect the fine grain.

【0014】さらに請求項2においては、低融点セラミ
ックス部が3元系の場合として、ZrO2−Al23
SiO2系の低融点成分系についても規定している。本
成分系での融点も1800℃以下にまで低下しうるため
である。
Further, in the second aspect, the low melting point ceramic part is a ternary system, and the ZrO 2 —Al 2 O 3
It also specifies SiO 2 -based low melting point components. This is because the melting point of the present component system can be lowered to 1800 ° C. or lower.

【0015】請求項3はMCrAlY系合金によるサー
メット化の外、とくに上記セラミックス組織中に上記セ
ラミックスと反応性の乏しい炭化物、硼化物等を添加
し、これら添加材の高硬度性を利用して組織全体を分散
強化するものである。したがって場合によっては、窒化
物もその対象になりうるものである。なお、炭化物は酸
化物やセラミックス中のO2分と一部反応することがあ
りうるが、本発明では適度に組織の分散強化が行われる
40重量%以下の範囲で添加するものである。
In addition to the cermet formation by the MCrAlY-based alloy, a carbide, a boride or the like having a low reactivity with the ceramic is added to the ceramic structure, and the high hardness of the additive material is used. It strengthens the whole dispersion. Therefore, in some cases, nitrides can also be a target. The carbide may partially react with the oxide or the O 2 component in the ceramics. However, in the present invention, the carbide is added in an amount of 40% by weight or less for appropriately strengthening the dispersion of the structure.

【0016】また、後述する実施例20のように、金属
Zrを添加し、溶射中にZrO2を生成させた場合も皮
膜特性は良好であった。したがって最終的に本発明の酸
化物となる金属成分の添加も、本発明の技術的範囲に包
含されるものである。請求項4は前記した溶射材料によ
り形成した溶射層を有する耐熱性部材、例えばハースロ
ールに関する。
Also, as in Example 20 to be described later, when ZrO 2 was generated during thermal spraying by adding metal Zr, the film characteristics were good. Therefore, the addition of the metal component that finally becomes the oxide of the present invention is also included in the technical scope of the present invention. Claim 4 relates to a heat-resistant member having a sprayed layer formed of the above-mentioned sprayed material, for example, a hearth roll.

【0017】請求項5は、前述溶射層のミクロ割れ皮膜
の空孔部に封孔処理を行ない、かつ低温焼成を行うこと
によってセラミックスによる封孔処理を行うものであ
る。したがって封孔液としてはクロム酸を主成分とする
水溶液(Cr23生成)、金属アルコキシド含有アルコ
ール溶液またはこれの水添加液(ゾルゲル法)を含浸さ
せ、焼成すれば各種の金属酸化物(SiO2、CeO2
ZrO2等)で封孔出来るものである。よってこれらに
類似の方法も可能であり、封孔法としてセラミックスを
形成するものであれば、それらを使い得ることはいうま
でもない。なお焼成温度は300℃以上にするのがよい
ようである。
According to a fifth aspect of the present invention, the pores of the micro-cracked film of the sprayed layer are subjected to a sealing treatment, and the ceramics are sealed by performing low-temperature firing. Therefore, as a sealing liquid, an aqueous solution containing chromic acid as a main component (Cr 2 O 3 formation), a metal alkoxide-containing alcohol solution or a water-added liquid thereof (sol-gel method) is impregnated and fired to obtain various metal oxides (sol-gel method). SiO 2 , CeO 2 ,
(ZrO 2 etc.). Therefore, methods similar to these are also possible, and it goes without saying that they can be used as long as they form ceramics as a sealing method. It seems that the firing temperature should be 300 ° C. or higher.

【0018】本発明の高融点セラミックス部の融点とし
ては、好ましくは2200℃以上、低融点セラミックス
溶融体が残存する下限温度は好ましくは2150℃以下
が適当で、見掛け上の液相線と固相線の温度差は最低5
0℃以上にとるのがよいことが分かっている。それゆえ
これらの条件に適合するセラミックスの組合せも可能で
ある。
The melting point of the high melting point ceramic part of the present invention is preferably 2200 ° C. or more, and the lower limit temperature at which the low melting point ceramic melt remains is preferably 2150 ° C. or less. Wire temperature difference is at least 5
It has been found that a temperature of 0 ° C. or higher is good. Therefore, a combination of ceramics meeting these conditions is also possible.

【0019】溶射法としては高速ガス溶射法、爆発溶射
法、プラズマ溶射法等が適用できるが、いずれも溶射時
の加熱時間は極度に小さく、融点差の違う部分が均一に
溶融し、溶け合うには短時間すぎるようである。溶射組
織としては図1の模式図のごとく、2相に明瞭に分かれ
るものになり前述した説明のような効果を発揮するもの
である。またセラミックス溶射の下に、金属系、サーメ
ット系の下盛り溶射の施工、傾斜溶射法等の適用が有効
なことは、通常のセラミックス溶射の場合と同じであ
る。
As the thermal spraying method, a high-speed gas thermal spraying method, an explosive thermal spraying method, a plasma thermal spraying method, etc. can be applied. In each case, the heating time at the time of thermal spraying is extremely short, and portions having different melting points are uniformly melted and melted. Seems too short. As shown in the schematic diagram of FIG. 1, the sprayed structure is clearly divided into two phases, and exhibits the effect as described above. Under the ceramic spraying, the application of the metal-based or cermet-based underlay spraying, the application of the inclined spraying method, and the like are effective as in the case of the normal ceramic spraying.

【0020】[0020]

【実施例】本発明を実施例により具体的に説明するが、
これによって本発明が限定されることはない。 実施例1 表1の2溶融点をもつ溶射粉末を、造粒法により、粒度
30〜100μmの範囲で高融点部材料のまわりを低融
点部材料で被包するようにして作成した。なお、表1
中、化学成分記号前の数字は重量%を示し、数字の無い
ものは残部全部がその成分であることを示している。た
だし、複合酸化物の数字はモル数を示すものである。
EXAMPLES The present invention will be described specifically with reference to Examples.
This does not limit the invention. Example 1 A sprayed powder having two melting points shown in Table 1 was produced by a granulation method so as to surround a high melting point material with a low melting point material in a particle size range of 30 to 100 μm. Table 1
In the figures, the numbers before the chemical component symbols indicate% by weight, and those without numbers indicate that the remainder is all the components. However, the number of the composite oxide indicates the number of moles.

【0021】[0021]

【表1】 [Table 1]

【0022】この溶射粉末を用いて溶射試験片を作成
し、表2に示す各種試験に供した。アンダーコートとし
てCoNiCrAlY等50μmをプラズマ溶射後、ト
ップコート200μmをプラズマ溶射した。本発明の溶
射材料(No.1〜No.28)は、比較例(No.2
9〜No.31)に比し、耐ビルドアップ性、耐摩耗
性、耐剥離性に優れている。溶射材料の製造法として
は、造粒被包法のほか、電融粉末の混合法あるいはこれ
らの併用によっても好結果を得ることを確認している。
Thermal spray test pieces were prepared using the thermal spray powder and subjected to various tests shown in Table 2. After plasma spraying 50 μm of CoNiCrAlY or the like as an undercoat, a 200 μm top coat was plasma sprayed. The thermal spray material of the present invention (No. 1 to No. 28) is a comparative example (No. 2).
9-No. Excellent in build-up resistance, abrasion resistance, and peeling resistance compared to 31). It has been confirmed that a good result can be obtained by a method of producing a thermal spray material by a method of mixing an electrofused powder or a combination thereof, in addition to a granulation encapsulation method.

【0023】[0023]

【表2】 [Table 2]

【0024】また封孔処理を施した溶射層の特性を表3
に示す。なお、封孔材Cr23はクロム酸主成分水溶液
を塗布後450℃、30分間焼成し、他の酸化物封孔材
は、金属成分含有アルコキシドアルコール溶液(10%
水添加)を塗布後450℃、30分間焼成した。
Table 3 shows the properties of the thermal sprayed layer subjected to the sealing treatment.
Shown in The sealing material Cr 2 O 3 was baked at 450 ° C. for 30 minutes after the application of the aqueous solution of the main component of chromic acid, and the other oxide sealing material was a metal component-containing alkoxide alcohol solution (10%
After adding water, the mixture was baked at 450 ° C. for 30 minutes.

【0025】[0025]

【表3】 [Table 3]

【0026】ビルドアップの発生比率は、本発明者他が
考案した評価設備で行ったものである。試験設備は直径
250mm、胴長が400mmのロール5本を、図2に
示すように鋼板を巻き付かせた状態で電気炉内に配設し
て、鋼板を走行させる。鋼板を走行させる際に鋼板の走
行速度より、評価対象ロールのみについて鋼板とテスト
ロールにスリップを付与して、ロール表面に付着するビ
ルドアップの発生度合を評価するものである。
The build-up rate was determined by an evaluation facility devised by the present inventors and others. In the test equipment, five rolls each having a diameter of 250 mm and a body length of 400 mm are arranged in an electric furnace with the steel sheet wound thereon as shown in FIG. When the steel sheet is run, slip is applied to the steel sheet and the test roll only for the roll to be evaluated based on the running speed of the steel sheet, and the degree of build-up adhering to the roll surface is evaluated.

【0027】テスト条件は、鋼板厚み0.7mm、幅が
300mmの焼鈍済冷延鋼板で、雰囲気は電気炉内で鋼
板の走行開始後、800℃迄加熱する間の1時間は大気
として鋼板表面に予め酸化膜を形成させる。その後鋼板
を走行させた状態で900℃迄加熱する間の0.5時間
に、予め2%の水素を混入した窒素を封入し、電気炉内
の空気を置換する。
The test conditions were an annealed cold-rolled steel sheet having a thickness of 0.7 mm and a width of 300 mm. The atmosphere was an atmosphere for one hour while the steel sheet was running in an electric furnace and heated to 800 ° C. for one hour. To form an oxide film in advance. Then, for 0.5 hour while heating the steel sheet to 900 ° C. with the steel sheet running, nitrogen mixed with 2% hydrogen is sealed in advance to replace the air in the electric furnace.

【0028】さらに水素を混入した窒素雰囲気にて温度
900℃で1時間保定する。保定の間も鋼板を連続的に
走行させており、溶射した評価ロールと鋼板のスリップ
率が1%になるようにしている。保定完了後は鋼板の走
行と電熱ヒーターの電源を停止して、水素を混入した窒
素雰囲気下で自然放冷させる。評価はビルドアップの発
生比率、すなわち、発生したビルドアップの面積を画像
処理の手法を用いて測定したのち、ビルドアップの面積
をロール表面積で除した値をビルドアップの発生比率、
単位は%とし、発生比率の値が低いほど、ビルドアップ
が発生しにくい溶射皮膜と評価する。
Further, the temperature is maintained at 900 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere containing hydrogen. During the holding, the steel sheet is continuously run so that the slip ratio between the sprayed evaluation roll and the steel sheet is 1%. After the holding is completed, the running of the steel sheet and the power supply of the electric heater are stopped, and the steel sheet is allowed to cool naturally in a nitrogen atmosphere containing hydrogen. Evaluation is the build-up occurrence ratio, that is, the area of the build-up that has occurred is measured using an image processing method, and the value obtained by dividing the build-up area by the roll surface area is the build-up occurrence ratio,
The unit is%, and the lower the value of the generation ratio, the less the build-up is generated.

【0029】耐摩耗性能のラボ試験方法は、図3に示す
とおり、予め溶射皮膜を形成した、形状が50mm正方
角で厚みが10mmの試験片の溶射皮膜に、外径4mm
の普通鋼のピンを荷重5kgで押しつけ、50mm径の
円軌道を描いて摺動させた際の溶射皮膜の摩耗量で評価
したものである。すなわち摩耗容積/走行距離・ピン荷
重で計算評価している。
As shown in FIG. 3, a lab test method for abrasion resistance is as follows: a sprayed coating is formed on a test piece having a square shape of 50 mm square and a thickness of 10 mm, and having an outer diameter of 4 mm.
Was evaluated by the amount of abrasion of the sprayed coating when a common steel pin was pressed with a load of 5 kg and slid along a 50 mm diameter circular orbit. That is, the calculation is evaluated based on the wear volume / running distance / pin load.

【0030】熱衝撃試験はJIS H 8666のセラ
ミックス溶射試験方法の加熱剥離試験方法に準じて行っ
た。形状が50mm正方角で厚みが10mmの試験片の
溶射皮膜を900℃に加熱した後、水中に投下する工程
を繰り返し、溶射皮膜の表層に亀裂あるいは剥離が発生
するまでの繰り返し回数値によって評価するものであ
る。
The thermal shock test was performed in accordance with the JIS H 8666 ceramic thermal spraying test method for heat peeling. After heating the sprayed coating of a test piece having a shape of 50 mm square and a thickness of 10 mm to 900 ° C., the process of dropping it into water is repeated, and the number of repetitions until cracks or peeling occurs on the surface layer of the sprayed coating is evaluated. Things.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているから、ハースロールとして耐ビルドアップ性、耐
剥離性および耐摩耗性に優れた皮膜層をロール表面に形
成し、高品質、長寿命を達成させることが出来る等の優
れた効果が奏され、産業上極めて有用である。
According to the present invention, as described above, a coating layer having excellent build-up resistance, peeling resistance and abrasion resistance is formed on a roll surface as a hearth roll, and high quality, Excellent effects such as long life can be achieved, and it is industrially extremely useful.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明のセラミックス溶射材料を溶射した皮
膜の構成を示す模式断面説明図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional explanatory view showing a configuration of a film sprayed with a ceramic sprayed material of the present invention.

【図2】 本発明のセラミックス溶射材料を溶射被覆し
た部材の耐ビルドアップ性を試験する設備の概要説明図
である。
FIG. 2 is a schematic explanatory view of equipment for testing build-up resistance of a member spray-coated with the ceramic sprayed material of the present invention.

【図3】 本発明のセラミックス溶射材料を溶射被覆し
た部材の耐摩耗性を試験する設備の概要説明図である。
FIG. 3 is a schematic explanatory view of equipment for testing wear resistance of a member spray-coated with the ceramic sprayed material of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 高融点部 2 低融点部 3 ミクロ割れ 4 分散相 5 セラミックス皮膜 6 ボンドコート皮膜 7 基材 20 電気炉 21 テストロール 22 鋼板 23 ヒーター 31 溶射皮膜 32 4mm径普通鋼ピン 33 摩耗部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High melting point part 2 Low melting point part 3 Micro crack 4 Disperse phase 5 Ceramic film 6 Bond coat film 7 Base material 20 Electric furnace 21 Test roll 22 Steel plate 23 Heater 31 Thermal spray coating 32 4mm diameter ordinary steel pin 33 Wear part

フロントページの続き (72)発明者 川添 勝利 東京都中央区八重洲一丁目3番8号 日 鉄ハード株式会社内 (72)発明者 広重 宗利 東京都中央区八重洲一丁目3番8号 日 鉄ハード株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−144414(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 4/10 C23C 4/18 C21D 1/00 Continuing on the front page (72) Inventor Katsura Kawazoe 1-3-8 Yaesu, Chuo-ku, Tokyo Nippon Hard Co., Ltd. (72) Inventor Munetoshi Hiroshi 1-3-8 Yaesu, Chuo-ku, Tokyo Nippon Steel Hard Stock (56) References JP-A-58-144414 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C23C 4/10 C23C 4/18 C21D 1/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 酸化ジルコニウムの組織安定化材とし
て、CaO、MgO、希土類酸化物、Y23、HfO2
の1種以上を35重量%以下含有する高融点安定化Zr
2部を50重量%以上含み、残部はZrO2−SiO2
系以外のSiO2系低融点複合酸化物、低融点共晶型セ
ラミックスまたは包晶型セラミックスと不可避不純物よ
りなり、高融点セラミックス部と低融点セラミックス部
より構成されることを特徴とする耐熱性溶射材料。
1. As a structure stabilizing material for zirconium oxide, CaO, MgO, rare earth oxide, Y 2 O 3 , HfO 2
Melting point stabilized Zr containing 35% by weight or less of at least one of
O 2 parts comprises 50 wt% or more, the balance ZrO 2 -SiO 2
SiO 2 system other than the system low-melting composite oxide consists of low melting point eutectic type ceramics or TsutsumiAkiragata ceramics and unavoidable impurities, the heat resistance spraying, characterized in that it is constructed from a refractory ceramic part and a low melting ceramic portion material.
【請求項2】 低融点セラミックス部が、CaO・Si
2、3CaO・2SiO2、2CaO・SiO2、2M
gO・SiO2、MgO・SiO2、3Al23・2Si
2、CaO・Al23・2SiO2、2CaO・Al2
3・SiO2の複合酸化物、Al23−SiO2共晶域
成分系、MgO−SiO2共晶域成分系、CaO・Si
2共晶域成分系、ZrO2−Al23−SiO2系低融
点成分系で構成される請求項1記載の耐熱性溶射材料。
2. The method according to claim 1, wherein the low melting point ceramic portion is CaO.Si.
O 2 , 3CaO · 2SiO 2 , 2CaO · SiO 2 , 2M
gO · SiO 2, MgO · SiO 2, 3Al 2 O 3 · 2Si
O 2 , CaO.Al 2 O 3 .2SiO 2 , 2CaO.Al 2
Composite oxides of the O 3 · SiO 2, Al 2 O 3 -SiO 2 KyoAkiraiki component, MgO-SiO 2 KyoAkiraiki component, CaO · Si
2. The heat-resistant sprayed material according to claim 1, comprising an O 2 eutectic region component system and a ZrO 2 —Al 2 O 3 —SiO 2 system low melting point component system.
【請求項3】 Co、Niの1種以上を主成分とし、さ
らに10〜30%のCrおよび15%以下のAl、必要
によりさらに1%以下のY、Hfの1種以上を添加した
組成の合金あるいは炭化物、硼化物のうちの1種以上を
40重量%以下添加した請求項1または2記載の耐熱性
溶射材料。
3. A composition containing at least one of Co and Ni as main components and further adding 10 to 30% of Cr and 15% or less of Al, and optionally 1% or less of Y and Hf. 3. The heat-resistant sprayed material according to claim 1, wherein at least one of alloys, carbides and borides is added in an amount of 40% by weight or less.
【請求項4】 請求項1〜3の耐熱性溶射材料のいずれ
かよりなる溶射層を形成した耐熱性部材。
4. A heat-resistant member having a sprayed layer formed of any of the heat-resistant sprayed materials according to claim 1.
【請求項5】 溶射層に対してセラミックス生成成分を
含有する封孔処理剤で処理し、さらに熱処理して、皮膜
の封孔、緻密化を行った請求項4記載の耐熱性部材。
5. The heat-resistant member according to claim 4, wherein the thermal sprayed layer is treated with a sealing agent containing a ceramic-forming component, and further heat-treated to seal and densify the coating.
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