本發(fā)明涉及對(duì)鋼板進(jìn)行運(yùn)送并且配設(shè)于對(duì)該鋼板連續(xù)地施加熱處理的連續(xù)退火爐內(nèi)的爐底輥以及使用了該爐底輥的連續(xù)退火設(shè)備。

背景技術(shù)：

連續(xù)退火設(shè)備構(gòu)成為：在將卷狀的鋼板在輸入側(cè)開卷并使之形成板狀后，將該鋼板導(dǎo)入保持為高溫的爐內(nèi)，在利用輥等邊對(duì)該鋼板進(jìn)行支承邊進(jìn)行運(yùn)送，并對(duì)該鋼板連續(xù)地施加了熱處理后，對(duì)該鋼板進(jìn)行冷卻并將其取出至爐外，而再次卷繞為卷狀，由此，對(duì)鋼板連續(xù)地施加熱處理。近年來(lái)，連續(xù)退火設(shè)備作為冷軋鋼板、不銹鋼鋼板、電磁鋼板等的退火設(shè)備而被廣泛使用。

對(duì)設(shè)置于上述連續(xù)退火設(shè)備的爐內(nèi)并邊對(duì)鋼板進(jìn)行支承邊對(duì)其進(jìn)行運(yùn)送的爐底輥而言，以往多使用由耐熱鋼、耐熱合金等制造。然而，由于爐底輥被長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)地使用于在氧化性氣氛或者還原性氣氛下保持為700～1300℃的高溫的爐內(nèi)，所以存在容易產(chǎn)生輥的變形(彎曲)、粘著(pick up)等問(wèn)題點(diǎn)。這里，所謂的上述的粘著(也稱為“積屑(built up)”)是指鋼板表面的鐵、氧化鐵、氧化錳等堆積于爐底輥的外周面，若產(chǎn)生上述粘著，則在爐底輥所支承、運(yùn)送的鋼板產(chǎn)生瑕疵，從而使產(chǎn)品質(zhì)量顯著受損。

因此，作為解決上述問(wèn)題點(diǎn)的技術(shù)，開發(fā)有在金屬制輥基材的表面噴涂陶瓷的技術(shù)、在金屬制輥安裝了陶瓷套筒、碳套筒等的技術(shù)等。例如，專利文獻(xiàn)1公開了一種耐積屑性、耐高溫剝離性、以及耐高溫磨損性優(yōu)異的熱處理爐用爐底輥，其在由耐熱鑄鋼制作的基體的表面部具有噴涂被膜，上述噴涂被膜由含有全部的10～70vol％的Zr類硅化物ZrSi₂，剩余部分為含有5～20％的MgO、CaO、Y₂O₃的一種以上的Zr類氧化物構(gòu)成。另外，在專利文獻(xiàn)2公開了一種爐底輥，其在金屬制的輥軸外裝有陶瓷制的套筒，并且為了抑制在固定套筒時(shí)容易產(chǎn)生的破裂，而利用以輥軸為座的按壓件在其軸向彈性地按壓套筒的兩端中的至少一方，并且在套筒的兩端部的內(nèi)表面與外表面之間以卷狀的卷繞狀態(tài)配置金屬制的薄板。另外，專利文獻(xiàn)3公開了一種熱處理爐用的爐底輥，其在金屬制的芯體嵌合有具有耐粘著性的碳套筒。

專利文獻(xiàn)1：日本特開平06-065708號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開平01-176021號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開2005-281791號(hào)公報(bào)

然而，專利文獻(xiàn)1所公開的在金屬制輥基材的表面噴涂有陶瓷的輥雖在耐粘著性方面優(yōu)異，但因退火爐的爐溫、氣氛等不同有時(shí)容易產(chǎn)生剝離，從而適用范圍受限定。另外，陶瓷的噴涂被膜因與鋼板的摩擦而容易磨損，從而輥的更換周期為數(shù)年左右較短，因此存在維護(hù)上的問(wèn)題。另外，專利文獻(xiàn)2所公開的在金屬制輥軸外裝有陶瓷套筒的輥在耐粘著性方面優(yōu)異。然而，由于需要在金屬輥軸外裝套筒，所以固定部分破損、因金屬與陶瓷的熱膨脹差而在輥產(chǎn)生彎曲，因此需要在半年左右的短期間內(nèi)更換輥、修補(bǔ)固定部。另外，專利文獻(xiàn)3的外裝有碳套筒的爐底輥也存在相同的問(wèn)題點(diǎn)。

如上述那樣，現(xiàn)有的爐底輥皆在耐久性方面存在問(wèn)題，從而需要頻繁地對(duì)輥進(jìn)行更換、修補(bǔ)，進(jìn)而在設(shè)備維護(hù)方面成為較大的負(fù)擔(dān)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題點(diǎn)而完成的，其目的在于提供不僅耐粘著性優(yōu)異，而且輥壽命也較長(zhǎng)，且長(zhǎng)期不需要維護(hù)的爐底輥以及使用了上述爐底輥的連續(xù)退火設(shè)備。

發(fā)明人們?yōu)榱私鉀Q上述課題，著眼于構(gòu)成爐底輥的材料進(jìn)行了專心研究。其結(jié)果，發(fā)現(xiàn)通過(guò)使?fàn)t底輥的全部由一種以上的陶瓷構(gòu)成，能夠得到耐粘著性優(yōu)異，且長(zhǎng)期不需要維護(hù)的爐底輥，從而完成了本發(fā)明。

即，本發(fā)明為一種在連續(xù)退火爐中對(duì)鋼板進(jìn)行支承、運(yùn)送的爐底輥，其特征在于，軸部以及輥主體的全部由陶瓷構(gòu)成。

本發(fā)明的上述爐底輥的特征在于，由不同種類的陶瓷所構(gòu)成的、以輥旋轉(zhuǎn)軸為中心的同心圓狀的陶瓷層構(gòu)成。

另外，本發(fā)明的上述爐底輥的特征在于，上述軸部以及輥主體由不同種類的陶瓷構(gòu)成。

另外，本發(fā)明的上述爐底輥的特征在于，上述輥主體由不同種類的陶瓷層構(gòu)成。

另外，本發(fā)明的上述爐底輥的特征在于，上述爐底輥中的上述陶瓷為高溫強(qiáng)度200MPa以上且耐熱沖擊性350℃以上的陶瓷。

另外，本發(fā)明的上述爐底輥的特征在于，內(nèi)層的陶瓷相對(duì)于外層的陶瓷的使用溫度范圍內(nèi)的熱膨脹系數(shù)比處于0.5～1.5的范圍。

另外，本發(fā)明的上述爐底輥的特征在于，上述爐底輥中的上述陶瓷為氮化硅、碳化硅、氧化鋁以及氧化鋯中的任一種。

另外，本發(fā)明為一種連續(xù)退火設(shè)備，其特征在于，將上述的任一項(xiàng)所記載的爐底輥使用于加熱帶、均熱帶以及冷卻帶的任一個(gè)以上。

另外，本發(fā)明的上述連續(xù)退火設(shè)備的特征在于，將上述的爐底輥使用于爐內(nèi)溫度為700～1300℃的區(qū)間的加熱帶、均熱帶以及冷卻帶。

根據(jù)本發(fā)明，使連續(xù)退火設(shè)備的爐底輥的、包括軸部以及輥主體的全部由一種以上的陶瓷構(gòu)成，因此除了能夠抑制粘著，特別提高產(chǎn)品鋼板的表面質(zhì)量之外，也能夠大幅度地減少爐底輥的變形等，因此10年以上的時(shí)間內(nèi)不需要爐底輥的更換，從而不僅能夠?qū)崿F(xiàn)免維護(hù)，也非常有助于生產(chǎn)率的提高。

附圖說(shuō)明

圖1是表示本發(fā)明的爐底輥的構(gòu)造的一個(gè)例子的圖。

圖2是對(duì)能夠使用本發(fā)明的爐底輥的連續(xù)退火設(shè)備的概要進(jìn)行說(shuō)明的圖。

具體實(shí)施方式

圖1是示意地表示在邊沿水平方向?qū)︿摪暹M(jìn)行運(yùn)送邊對(duì)其進(jìn)行加熱而對(duì)其連續(xù)地施加熱處理的橫式(水平式)連續(xù)退火設(shè)備中，在由輸入側(cè)的開卷機(jī)(PR)從卷裝開卷的鋼板1連續(xù)地通過(guò)加熱帶2、均熱帶3以及冷卻帶4的期間被施加了加熱、均熱、冷卻的熱處理后，由輸出側(cè)的張力卷取機(jī)(TR)再次卷繞為卷裝的情況的圖。此外，雖在圖1中并未示出，但通常在開卷機(jī)與加熱帶2之間配設(shè)有用于供鋼板連續(xù)地通過(guò)的焊接機(jī)、從鋼板除去輥軋油等的清洗設(shè)備、套口機(jī)(looper)設(shè)備等，另外，在冷卻帶4與張力卷取機(jī)之間配設(shè)有套口機(jī)設(shè)備、調(diào)質(zhì)輥軋?jiān)O(shè)備等。

對(duì)于上述加熱帶2、均熱帶3而言，為了實(shí)施對(duì)作為被處理材料的鋼板施加所希望的材質(zhì)的熱處理，通常將爐內(nèi)溫度加熱至700℃以上1300℃以下的溫度。此外，加熱帶2的加熱多使用向鋼板直接噴射火焰來(lái)進(jìn)行加熱的直火加熱方式、利用輻射管的間接加熱方式，另外，均熱帶3的加熱多使用利用輻射管、電加熱器的間接加熱方式。

如圖2所示，上述加熱帶2、均熱帶3、冷卻帶4的爐內(nèi)的、對(duì)鋼板進(jìn)行支承并運(yùn)送的爐底輥5通常由成為輥的旋轉(zhuǎn)中心的軸部5a與形成于該軸部的周圍的具有與鋼板相接觸的外周面的輥主體5b構(gòu)成，以往，主要使用作為耐粘著對(duì)策而在耐熱鋼制的軸部的周圍安裝有陶瓷制或者碳制的套筒的爐底輥。然而，上述爐底輥雖耐粘著性優(yōu)異，但因輥?zhàn)冃?、磨損輥壽命會(huì)減短，從而需要頻繁地進(jìn)行輥更換、修補(bǔ)等維護(hù)。

因此，本發(fā)明通過(guò)使包括軸部以及輥主體的爐底輥全部?jī)H由陶瓷構(gòu)成，解決了上述問(wèn)題點(diǎn)。

這里，作為本發(fā)明的爐底輥所能夠使用的陶瓷，能夠列舉氮化硅Si₃N₄、碳化硅SiC、氧化鋁Al₂O₃、氧化鋯ZrO₂、以及將它們混合后的物質(zhì)等，均能夠適當(dāng)?shù)厥褂?。此外，上述爐底輥雖以中空輥為基本，但也可以為實(shí)心輥。

在上述陶瓷中，也優(yōu)選使用高溫強(qiáng)度為200MPa以上，且耐熱沖擊性為350℃以上的陶瓷。

在高溫強(qiáng)度不足200MPa的條件下，存在在應(yīng)力集中于輥的局部的情況下產(chǎn)生破壞的擔(dān)憂，另外，在耐熱沖擊性不足350℃的條件下，因維護(hù)等而釋放爐的溫度受限，從而導(dǎo)致停止時(shí)間變長(zhǎng)。更加優(yōu)選的高溫強(qiáng)度為300MPa以上，耐熱沖擊性為700℃以上。

這里，所謂的上述高溫強(qiáng)度，是指通過(guò)JIS R1604的規(guī)定的方法測(cè)定出的1300℃的溫度下的彎曲強(qiáng)度。

另外，所謂的耐熱沖擊性，是指通過(guò)JIS R1648的規(guī)定的方法測(cè)定出的、在快速冷卻時(shí)不產(chǎn)生裂縫的溫度差。

而且，作為參考，在表1中與后述的熱膨脹系數(shù)一同表示上述的陶瓷的高溫強(qiáng)度與耐熱沖擊性的代表值，作為優(yōu)選的輥材料，從耐熱沖擊性的觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選使用氮化硅Si₃N₄或者碳化硅SiC。

表1

另外，對(duì)于本發(fā)明的爐底輥而言，雖可以僅使用上述中的任一種陶瓷或者混合了上述陶瓷的一種陶瓷構(gòu)成爐底輥，但也可以使用特性不同的兩種以上的陶瓷構(gòu)成爐底輥。其中，在由兩種以上的陶瓷構(gòu)成爐底輥的情況下，優(yōu)選形成由以輥軸為中心的同心圓狀的多個(gè)陶瓷層構(gòu)成的多層構(gòu)造。

作為如上述那樣形成多層構(gòu)造的例子，例如，也可以使陶瓷的種類在成為輥的旋轉(zhuǎn)軸的軸部與成為該軸部的外周部分(與鋼板接觸的部分)的輥主體不同，也可以將上述輥主體形成由不同種類的多個(gè)陶瓷層構(gòu)成的多層構(gòu)造。

其中，在形成如上所述的多層構(gòu)造的情況下，優(yōu)選將內(nèi)層的陶瓷相對(duì)于外層的陶瓷的熱膨脹系數(shù)的比設(shè)定為0.5～1.5的范圍。外層與內(nèi)層的熱膨脹系數(shù)的比若大于上述范圍，則因熱膨脹差產(chǎn)生應(yīng)力，從而成為產(chǎn)生破裂(破壞)的原因。另一方面，小于上述范圍的情況如根據(jù)表1所記載的熱膨脹系數(shù)的值所知的那樣，存在陶瓷的種類間的熱膨脹系數(shù)差較大，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)的的擔(dān)憂。更加優(yōu)選的熱膨脹系數(shù)的比為0.9～1.1的范圍。此外，上述熱膨脹系數(shù)是通過(guò)JIS R1618規(guī)定的方法測(cè)定出的40～400℃之間的線膨脹系數(shù)的一個(gè)測(cè)定例，且是大致的值。

這里，在爐底輥為三層以上的多層構(gòu)造的情況下，優(yōu)選在全部的層間滿足上述關(guān)系，例如，在由外層、中層、內(nèi)層構(gòu)成的三層構(gòu)造的情況下，優(yōu)選不僅在外層與中層滿足上述關(guān)系，在中層與內(nèi)層也滿足上述關(guān)系。

此外，作為制造由多層構(gòu)造構(gòu)成的爐底輥的方法，存在熱嵌方法、機(jī)械式銷固定法等，但也可以使用任意的方法。

滿足上述條件的本發(fā)明的爐底輥能夠作為連續(xù)退火爐的爐底輥適當(dāng)?shù)厥褂?。特別是，本發(fā)明的爐底輥不僅耐粘著性、高溫強(qiáng)度、耐沖擊性優(yōu)異，與鋼板的摩擦的耐磨損性也優(yōu)異，因此優(yōu)選用于爐內(nèi)溫度為700～1300℃的區(qū)間的加熱帶、均熱帶以及冷卻帶。在爐內(nèi)溫度不足700℃的情況下，由于不會(huì)發(fā)生粘著，也不需要耐熱沖擊性和高溫強(qiáng)度，所以利用現(xiàn)有的爐底輥能夠充分地應(yīng)對(duì)。另一方面，若超過(guò)1300℃，則由于接近熔點(diǎn)而使鋼板強(qiáng)度降低，所以鋼板難以通過(guò)退火爐。此外，本發(fā)明的爐底輥的效果在用于爐內(nèi)溫度為1000℃以上的區(qū)間時(shí)最有效。

這里，連續(xù)退火設(shè)備存在橫式爐(水平爐)與縱式爐，其中，橫式爐(水平爐)利用爐底輥支承鋼板并且將鋼板向水平方向且單向地運(yùn)送，來(lái)對(duì)鋼板施加熱處理，縱式爐使鋼板在爐內(nèi)經(jīng)由爐底輥將運(yùn)送方向反轉(zhuǎn)多次并且施加熱處理，但本發(fā)明的爐底輥能夠用于上述任一種形式的爐。然而，縱式爐所使用的爐底輥在使運(yùn)送方向反轉(zhuǎn)時(shí)，需要避免對(duì)鋼板施加彎曲變形，由此通常將輥徑(直徑)增大為數(shù)百mm，從而僅由陶瓷制造上述的大徑的爐底輥會(huì)導(dǎo)致輥成本的上升。因此，本發(fā)明的爐底輥優(yōu)選用于使用了300mmφ以下的小徑的爐底輥的橫式的連續(xù)退火設(shè)備，但是若因技術(shù)的進(jìn)步而能夠?qū)崿F(xiàn)大徑化，則也能夠適當(dāng)?shù)赜糜诳v式的連續(xù)退火設(shè)備。

實(shí)施例

在由圖1所示的設(shè)備構(gòu)成構(gòu)成的冷軋鋼板的橫式連續(xù)退火設(shè)備的加熱帶以及均熱帶的、爐內(nèi)溫度成為800℃以上的區(qū)間，設(shè)置軸部以及輥主體僅由氮化硅Si₃N₄構(gòu)成，軸徑為40mmφ，套筒外徑為150mmφ，且輥主體的長(zhǎng)度為2600mm的爐底輥，并連續(xù)使用一年，測(cè)定了輥偏心量的變化與輥外周面的磨損量。此外，上述連續(xù)退火設(shè)備的操作時(shí)的加熱帶以及均熱帶的最高溫度為1150℃。

這里，所謂上述輥偏心量是遍及輥全長(zhǎng)對(duì)使輥旋轉(zhuǎn)時(shí)的外周面位置的變化量進(jìn)行測(cè)定時(shí)的最大值，調(diào)查了使用一年后的變化。

另外，所謂輥外周面的磨損量是遍及輥全長(zhǎng)對(duì)使用一年后的輥外周面的磨損量進(jìn)行測(cè)定時(shí)的最大值。

另外，也對(duì)使用期間中的粘著所引起的表面缺陷產(chǎn)生率進(jìn)行了調(diào)查。

此外，作為比較例，對(duì)使用了軸部由耐熱鋼構(gòu)成，輥主體由氮化硅Si₃N₄構(gòu)成的現(xiàn)有的陶瓷套筒輥的情況也進(jìn)行了相同的調(diào)查。

在表2表示上述的結(jié)果。根據(jù)其結(jié)果，在使用了現(xiàn)有的陶瓷套筒輥的情況下，在使用了6個(gè)月后，在輥的軸部產(chǎn)生彎曲而使輥偏心量增加，由于超過(guò)了允許范圍(1.5mm以下)，所以不等使用一年便需要更換輥。

與此相對(duì)，在使用了本發(fā)明的爐底輥的情況下，即使在使用了一年后，輥偏心量也幾乎不變化，另外，輥外周面的磨損量最大也為0.08mm，從而可知根據(jù)上述結(jié)果推斷的輥壽命超過(guò)10年以上。

另外，本發(fā)明的爐底輥的粘著所引起的產(chǎn)品鋼板的表面缺陷產(chǎn)生率在從使用開始經(jīng)過(guò)一年后，與軸部為耐熱鋼的比較例的爐底輥的使用6個(gè)月后的值相比，也是優(yōu)越的產(chǎn)生率。

表2

符號(hào)說(shuō)明：

1…鋼板；2…加熱帶；3…均熱帶；4…冷卻帶；5…爐底輥；5a…軸部；5b…輥主體。