专利名称：热轧钢坯传送用陶瓷辊及制备方法
技术领域：
本发明是关于对陶瓷传送辊的改进，尤其涉及一种机械强度高、抗冲击性强，耐温急变性和耐磨损性好，可用于但不是唯一热轧钢板传送的陶瓷辊。
背景技术：
钢铁厂热轧薄板(如汽车钢板)生产，高温(800℃～900℃)热钢板流转到下一工序，途中均采用辊子平移传送。现钢铁厂传送辊子大都采用铸铁辊，然而铸铁辊在传送钢板时，铁——铁转动磨擦大，不仅造成辊子磨损较大，使用寿命短，增加生产成本，而且磨擦还会造成钢板表面容易生产擦痕，影响板材表面质量。虽然现有技术有用陶瓷辊子作搬运辊传送热产品，然而不同的陶瓷配方，只能用于设计特定要求，不具有通用性。例如辊道窑中使用的陶瓷辊，虽是在高温环境中工作，但工作温度相对稳定，所以对耐急冷急热性要求不高，而且承载产品质量轻，辊子尺寸相对较小，对抗冲击性能及机械强度要求较低，其材质不适用于高温热钢板的传送。再如中国专利95220340.5公开的用于高速线材精轧机复合陶瓷辊环，虽然报导具有较好的耐磨性能和良好的抗热疲劳强度，及较好的抗压强度和抗弯强度，但需采用碳化钨基与氧化铝、氧化锆、钴、氧化镁、钼混合冷压成型、热压烧结，或采用氮化硅基与碳化钛、氧化铝混合冷压成型、热压烧结。其原材料价格昂贵，不仅使得制造成本很高，并且也因抗冲击等性能没有报导可用于质量大的热轧钢板传送。中国专利88103237.9公开的用于连续加热炉和热镀层装置中材料输送陶瓷辊，是在陶瓷环内填充膨胀系数与辊体陶瓷材料大体相同的石墨、碳、金属氧化物、碳化硅填料，以增强承机械载荷能力，但仍只能使用在200-500℃温度，传送质量相对轻产品，同样不能用于使用要求较高、质量大的热轧钢板的传送。尤其是上述陶瓷辊，都只能传送质量相对较小产品，因此对机械强度和抗冲击性能要求不是很高。而陶瓷产品其一种性能的提高或改善，往往会导致其他性能指标的降低，因此使用要求不同，对陶瓷辊组成要求也不相同。再就是，对于热钢板传送用大型瓷辊(∮180-250×1500-2200mm)，普通注浆成型则难以实现。
发明内容
本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种机械和抗冲击强度高，热震稳定性好，原料价格较低，能满足热轧薄钢板传送要求的热轧钢板传送用陶瓷辊。
本发明的另一目的在于提供一种上述陶瓷辊的制备方法。
本发明第一目的实现，经大量试验得出采用熔融石英作为陶瓷辊的骨料，与公知常用基质结合料烧成，得到的陶瓷辊不仅具有较高的机械和抗冲击强度，而且有很好的热震稳定性，能够满足热轧薄钢板传送要求，并具有较长的使用寿命，原料价格较低。具体说，本发明热轧钢板传送用陶瓷辊，其特征是陶瓷辊由80～90份熔融石英颗粒骨料，和10～20份基质结合料组成。
本发明中基质结合料，主要作用是作为成型及烧成结合材料，因此可以采用陶瓷常用结合料，例如粘土、长石、堇青石等，本发明经试验，较好采用粘土，它不仅具有原料易得，价格低，而且有助于降低陶瓷辊的烧成温度，节约烧成能源，此外，以粘土作结合料，烧成的陶瓷辊机械强度高。本发明中基质结合料加入量过多，则会降低骨料熔融石英量，进而使陶瓷辊的耐急冷急热性能下降；加入量过少，一是会造成因结合料减少使烧成温度大幅度提高，二是会使烧成陶瓷辊的强度有所降低，这也是不希望的。但本发明给出的用量范围，仅是试验结果比较所得优良区间，并非精确极限值，适当偏离所述区间，应同样属于本发明范围。
由于熔融石英在烧成中会发生一系列难以控制的物理化学变化，并且难控变化与其颗粒大小有较大关系，如颗粒大有利于保持熔融石英的低膨胀性能，但颗粒大会造成成型困难，以及强度降低；颗粒越小，在烧成中逆转反应就越容易发生，会降低熔融石英低膨胀性能，从而增加获得产品所需低膨胀性的难度。经试验认为，本发明熔融石英，较好采用60-100目的粗颗粒占50-65％，其余为小于100目的小颗粒，此粒径范围一是有利于稳定生产，二是有利于方便得到所期望的产品性能。
本发明熔融石英量，最好为85-90份。
本发明陶瓷辊制备，其特征是由80～90份熔融石英颗粒骨料，和10～20份基质结合料组成，还外加有3～5份助烧结剂，经真空混炼挤出成型，干燥后经1200℃～1400℃烧成。加入助烧结剂，主要是为降低陶瓷辊烧成温度，不仅对节约烧成能源是有利的，而且还对增强烧成产品机械强度有积极作用，并且有利于控制熔融石英在烧成中物理化学变化，得到所期望产品。所述助烧结剂，例如可以是堇青石、长石、或其它具有低膨胀系数的其他矿物或熔块。经对比试验，本发明助烧结剂较好采用堇青石。
因陶瓷辊质量庞大，为增强成型泥坯强度，有利于制造过程成形坯体的搬动，本发明在成型过程中还可以外加少量(例如0.8～1份)有机粘结剂如聚乙烯醇，糊精等。
本发明由于采用熔融石英颗粒为骨料，与基质结合料混合烧成，可制成直径180-250mm，长1500-2200mm大型陶瓷辊，并且所得陶瓷辊不仅具有较高机械和抗冲击强度，抗折强度P＞45MPa；而且膨胀系数小，＜0.8×10-6/℃，具有极好的耐温度急冷急热性，1000～30℃水中反复15次不开裂。并且陶瓷辊表面硬度大，耐磨损性好，使用寿命长，运行阻力低，摩擦系数小，表面光滑，经磨削加工后表面粗糙度可接近1.6μ甚至更低，与钢板(加压10kg/cm2)磨擦100次，未见钢板表面形成擦痕，有利于保证钢板表面质量。本发明陶瓷辊还可用于类似场合的热、质量大产品传送。
以下结合几个具体实施例，进一步说明本发明。
具体实施例方式
实施例1熔融石英85份(其中60-100目的粗颗粒占60％，100-400目颗粒占20％，400以下细颗粒占20％，粘土15份，加水12～18份，加聚乙烯醇胶液6份混合，真空混炼挤制成Φ200mm，壁厚为60-80mm，长2100mm的空心辊体，干燥后经1280℃～1350℃保温2小时烧成。
实施例2熔融石英88份(颗粒级配同例1)，粘土12份，外加堇青石3份，制备同前，烧成温度为1230℃～1300℃。
实施例3熔融石英88份，粘土7份，高岭土5份，外加长石3份。颗粒级配及制备方法基本同例1，烧成温度为1250℃～1300℃。
实施例所得产品，密度＞1.95g/cm3，吸水率4～5％，气孔率8～10％，质量200公斤左右。
为描述方便，本发明所说耐冷急热性及抗热震性为同义语。
权利要求
1.一种热轧钢板传送用陶瓷辊，其特征是陶瓷辊由80～90份熔融石英颗粒骨料，和10～20份基质结合料组成。
2.根据权利要求1所述热轧钢板传送用陶瓷辊，其特征在于所说熔融石英颗粒85-90份，基质结合料为10-15份。
3.根据权利要求1或2所述热板钢坯传送用陶瓷辊，其特征在于所说熔融石英颗粒60-100目粗颗粒占50-65％，其余为小于100目的小颗粒。
4.根据权利要求1或2所述热板钢坯传送用陶瓷辊，其特征在于所说基质结合料为粘土。
5.根据权利要求1或2所述热轧钢板传送用陶瓷辊，其特征在于所说陶瓷辊直径180-250mm，长1500-2200mm。
6.根据权利要求5所述热轧钢板传送用陶瓷辊，其特征在于所说陶瓷辊为壁厚60-80mm的空心体。
7.一种如上述权利要求所述热轧钢板传送用陶瓷辊的制备方法，其特征是由80～90份熔融石英颗粒骨料，和10～20份基质结合料组成，还外加有3～5份助烧结剂，经真空混炼挤出成型，干燥后经1200℃～1400℃烧成。
8.根据权利要求7所述热轧钢板传送用陶瓷辊的制备方法，其特征在于所说助烧结剂为堇青石。
9.根据权利要求7所述热轧钢板传送用陶瓷辊的制备方法，其特征在于所说熔融石英颗粒60-100目粗颗粒占50-65％，其余为小于100目的小颗粒。
10.根据权利要求7或9所述热轧钢板传送用陶瓷辊的制备方法，其特征在于混料时外加少量有机粘结剂。
全文摘要
本发明是关于对陶瓷传送辊的改进，尤其涉及一种机械强度高、抗冲击性强，耐温急变和耐磨损性好，用于但不是唯一热轧钢板传送的陶瓷辊，其特征是陶瓷辊由80～90份熔融石英颗粒骨料，和10～20份基质结合料组成。使烧成的陶瓷辊不仅具有较高机械和抗冲击强度，抗折强度P＞45MPa；而且膨胀系数小，＜0.8×10
文档编号C04B35/622GK1807343SQ200510038139
公开日2006年7月26日 申请日期2005年1月18日 优先权日2005年1月18日
发明者汪伯川, 何卫平, 冯家迪 申请人:江苏省宜兴非金属化工机械厂