一种陶瓷辊和窑炉的制作方法

本发明涉及应用于窑炉内的输送设备技术领域，尤其涉及一种陶瓷辊和窑炉。

背景技术

现有的钢铁退火炉的炉辊的主体主要使用碳套辊主体和石英陶瓷辊主体。其中，碳套辊主体使用寿命短，辊面易氧化、疏松和剥落而影响钢铁产品质量；石英陶瓷辊主体表面易被钢带划伤从而产生积瘤，但相对来说石英陶瓷辊主体更能保证质量，因为石英陶瓷辊主体具有热膨胀系数低、不易氧化、耐高温等优点，使用得当寿命更长，从而能够产出高品质产品来，石英陶瓷辊主体仍是钢铁退火炉的炉辊的常用选择。

目前，钢铁退火炉的石英陶瓷辊主体存在以下问题：石英陶瓷辊主体的两端通常通过法兰盘与起支撑作用的芯轴连接，法兰盘通常为金属材质，由于法兰盘与石英陶瓷辊主体的热膨胀系数不同，钢铁退火炉内的温度高达数百度，在使用过程中，法兰盘与石英陶瓷辊主体容易因高温热胀差异而破坏石英陶瓷辊主体，致使石英陶瓷辊主体发生断裂。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种不因温度变化和高温热胀差异而破坏石英陶瓷辊主体的陶瓷辊，避免石英陶瓷辊主体发生断裂。

本发明的目的之二在于提供一种使用上述陶瓷辊的窑炉。

本发明的目的之一采用以下技术方案实现：

一种陶瓷辊，包括：

辊体，所述辊体具有相对的第一端和第二端、以及自所述辊体的第一端贯穿至第二端的中心贯孔，所述辊体的第一端的端面上具有第一孔；

金属芯轴，所述金属芯轴容置于所述辊体的中心贯孔内，所述金属芯轴的后端和前端分别从所述辊体的第一端和第二端伸出；

第一轴套组件，所述第一轴套组件包括第一法兰盘、第一光杆和第一弹性缓冲件，所述第一法兰盘具有供金属芯轴穿过的轴孔并套设在所述金属芯轴上，所述第一光杆连接所述第一法兰盘且所述第一光杆的前端从所述第一法兰盘的前端面伸出，所述第一光杆上套设有所述第一弹性缓冲件并容置于所述第一孔中；

第二轴套组件，所述第二轴套组件安装在所述辊体的第二端。

较佳地，所述辊体的第二端的端面上具有第二孔；

所述第二轴套组件包括第二法兰盘、第二光杆和第二弹性缓冲件，所述第二法兰盘具有供金属芯轴穿过的轴孔并套设在所述金属芯轴上，所述第二光杆连接所述第二法兰盘且所述第二光杆的后端从所述第二法兰盘的后端面伸出，所述第二光杆上套设有所述第二弹性缓冲件并容置于所述第二孔中。

较佳地，所述第一弹性缓冲件和第二弹性缓冲件是空心和沿长度方向具有开口的弹性圆筒销。

较佳地，所述第一弹性缓冲件紧贴所述辊体的第一端的第一孔的内壁并在所述第一光杆在热胀冷缩时与所述第一光杆间隙配合，所述第二弹性缓冲件紧贴所述辊体的第二端的第二孔的内壁并在所述第二光杆在热胀冷缩时与所述第二光杆间隙配合。

较佳地，所述第一轴套组件还包括多个第一紧固件，所述第二轴套组件还包括多个第二紧固件；

所述第一法兰盘的外周面上沿周向均匀设置有多个第一径向孔，所述金属芯轴邻近后端的外周面上沿周向均匀设置有与多个第一径向孔一一对应的多个第一固定孔，每个所述第一紧固件穿过一个第一径向孔并与一个第一固定孔抵接以紧固金属芯轴；

所述第二法兰盘的外周面上沿周向均匀设置有多个第二径向孔，所述金属芯轴邻近前端的外周面上沿周向均匀设置有与多个第二径向孔一一对应的多个第二固定孔，每个所述第二紧固件穿过一个第二径向孔并与一个第二固定孔抵接以紧固金属芯轴。

较佳地，所述第一紧固件包括相抵接的第一平头螺丝和第一锥头螺丝，所述第一锥头螺丝的锥头部分容置于所述第一固定孔内；所述第二紧固件包括相抵接的第二平头螺丝和第二锥头螺丝，所述第二锥头螺丝的锥头部分容置于所述第二固定孔内。

较佳地，所述辊体的第一端的端面上具有多个第一孔，所述第一轴套组件包括多个第一光杆和多个第一弹性缓冲件，每个所述第一孔中容置有一个第一光杆和一个第一弹性缓冲件，所述多个第一光杆沿所述第一法兰盘的周向均匀地从所述第一法兰盘的前端面伸出；

所述辊体的第二端的端面上具有多个第二孔，所述第二轴套组件包括多个第二光杆和多个第二弹性缓冲件，每个所述第二孔中容置有一个第二光杆和一个第二弹性缓冲件，所述多个第二光杆沿所述第二法兰盘的周向均匀地从所述第二法兰盘的后端面伸出。

较佳地，所述辊体的第一端的端面上具有六个第一孔，所述第一孔为盲孔，所述第一轴套组件包括六个第一光杆和六个第一弹性缓冲件；

所述辊体的第二端的端面上具有六个第二孔，所述第二孔为盲孔，所述第二轴套组件包括六个第二光杆和六个第二弹性缓冲件。

较佳地，所述第一孔与所述辊体的外周面之间的最小径向距离大于6mm，所述第一孔与所述辊体的中心贯孔的内周面之间的最小径向距离大于6mm；所述第二孔与所述辊体的外周面之间的最小径向距离大于6mm，所述第二孔与所述辊体的中心贯孔的内周面之间的最小径向距离大于6mm。

本发明的目的之二采用以下技术方案实现：

一种窑炉，所述窑炉包括上述的陶瓷辊。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

通过在第一光杆上套设第一弹性缓冲件，一方面，能够限制第一光杆的径向窜动，另一方面，在窑炉温度变化时，第一光杆与辊体会因热膨胀系数不同而产生不同的形变，第一弹性缓冲件能够对该不同的形变起到缓冲作用，防止第一光杆损伤第一孔的内壁，保证窑炉生产的连线、可靠运行，延长陶瓷辊的使用寿命。

附图说明

图1是本发明实施例的陶瓷辊的结构示意图。

图2是本发明实施例的陶瓷辊的主视图。

图3是图2的陶瓷辊沿aa线的截面示意图。

图4是图2中s部分的放大图。

图5是本发明实施例的第一法兰盘和多个第一光杆的连接结构示意图。

图6是本发明实施例的第一法兰盘和多个第一光杆的连接的主视图。

图7是本发明实施例的第一法兰盘和多个第一光杆的连接的左视图。

图8是本发明实施例的第一紧固件的分解示意图。

图9是本发明实施例的第一弹性缓冲件的结构示意图。

图10是本发明实施例的第一弹性缓冲件的左视图。

图中：10、辊体；11、第一孔；20、第一轴套组件；21、第一法兰盘；211、第一径向孔；22、金属芯轴；23、第一光杆；24、第一弹性缓冲件；241、开口；25、螺帽；26、第一紧固件；261、第一平头螺丝；262、第一锥头螺丝；30、第二轴套组件；31、第二法兰盘；311、第二径向孔；321、第二固定孔；33、第二光杆；36、第二紧固件；361、第二平头螺丝；362、第二锥头螺丝。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

参照图1至图10，本发明的陶瓷辊用于安装在窑炉内，特别适用于安装在钢铁退火炉内，陶瓷辊可以用于支撑和输送钢片、玻璃片和硅片等产品。该陶瓷辊包括辊体10、金属芯轴22、第一轴套组件20和第二轴套组件30。

图1是本发明实施例的陶瓷辊的结构示意图，图2是本发明实施例的陶瓷辊的主视图，为便于展示，图2中的陶瓷辊具有局部的截面示意图。参照图1和图2，辊体10具有相对的第一端和第二端、以及自辊体10的第一端贯穿至第二端的中心贯孔(未示出)，辊体10的中心贯孔与辊体10同轴，本实施例中，第一端为图示辊体10的右端，第二端为图示辊体10的左端。辊体10可以是石英陶瓷辊体，其可以以石英硅微粉为原料，采用陶瓷生产工艺制成，该石英陶瓷辊体具有耐温、低导电率、不易氧化、耐磨、热膨胀系数小、热稳定性好等优点。辊体10整体上可以呈圆筒体结构，根据需要还可以对辊体10的结构进行调整。

辊体10的第一端的端面上具有第一孔11，本实施例中，第一孔11是盲孔。可选地，辊体10的第二端的端面上具有第二孔(未示出)，本实施例中，第二孔是盲孔。较佳地，辊体10的第一端的端面上具有多个第一孔11，多个第一孔11周向均匀分布在辊体10的第一端的端面上，具体可以是六个第一孔11，辊体10的第二端的端面上具有多个第二孔，多个第二孔周向均匀分布在辊体10的第二端的端面上，具体可以是六个第二孔。

金属芯轴22容置于辊体10的中心贯孔内，金属芯轴22的后端和前端分别从辊体10的第一端和第二端伸出。金属芯轴22的后端和前端可以起支撑作用，例如金属芯轴22的后端和前端安装在窑炉内的轴承上，金属芯轴22可以是空心结构。

参照图2至图7，第一轴套组件20包括第一法兰盘21第一光杆23和第一弹性缓冲件24。较佳地，第一轴套组件20包括多个第一光杆23和多个第一弹性缓冲件24，具体可以是六个第一光杆23和六个第一弹性缓冲件24。

其中，第一法兰盘21具有供金属芯轴22穿过的轴孔并套设在金属芯轴22上，金属芯轴22的后端从第一法兰盘21的后端面伸出，第一法兰盘21可以由金属材质制成。每个第一光杆23连接第一法兰盘21且每个第一光杆23的前端从第一法兰盘21的前端面伸出。第一光杆23可以由金属材质制成，第一光杆23的前端从第一法兰盘21的前端面伸出，用于连接和支撑辊体10。第一光杆23可以采用焊接、螺接方式与第一法兰盘21连接，本实施例中，第一法兰盘21上设置有多个螺孔(未示出)，每个第一光杆23穿过一个螺孔并通过两个螺帽25与第一法兰盘21连接。本实施例中，多个第一光杆23沿第一法兰盘21的周向均匀地从第一法兰盘21的前端面伸出，使第一法兰盘21和辊体10的受力更加均匀。第一光杆23的数量可以根据需要增加或减少，如三个、四个、八个等，均涵盖在本发明的保护范围内。

每个第一光杆23上套设有一个第一弹性缓冲件24并容置于一个第一孔11中，换言之，每个第一孔11中容置有一个第一光杆23和第一弹性缓冲件24，第一弹性缓冲件24位于第一孔11和第一光杆23之间，第一弹性缓冲件24可以由金属材质制成。

通过在第一光杆23上套设第一弹性缓冲件24，一方面能够限制第一光杆23的径向窜动，另一方面，能够防止第一光杆23直接接触和损伤第一孔11的内壁，特别是在窑炉温度变化时，第一光杆23与辊体10会因热膨胀系数不同而产生不同的形变，第一弹性缓冲件24能够对该不同的形变起到缓冲作用，防止第一光杆23损伤第一孔11的内壁，保证窑炉生产的连线、可靠运行，延长陶瓷辊的使用寿命。

第二轴套组件30安装在辊体10的第二端，第二轴套组件30可以采用与第一轴套组件20类似的结构，第二轴套组件30包括第二法兰盘31、第二光杆33和第二弹性缓冲件(未示出)。较佳地，第二轴套组件30包括多个第二光杆33和多个第二弹性缓冲件，具体可以是六个第二光杆33和六个第二弹性缓冲件。

具体地说，第二法兰盘31具有供金属芯轴22穿过的轴孔并套设在金属芯轴22上，金属芯轴22的前端从第二法兰盘31的前端面伸出，第二法兰盘31可以由金属材质制成。每个第二光杆33连接第二法兰盘31且每个第二光杆33的后端从第二法兰盘31的后端面伸出。第二光杆33可以由金属材质制成，第二光杆33的后端从第二法兰盘31的后端面伸出，用于连接和支撑辊体10。第二光杆33可以采用焊接、螺接方式与第二法兰盘31连接，本实施例中，第二法兰盘31上设置有多个螺孔，每个第二光杆33穿过一个螺孔并通过两个螺帽25与第二法兰盘31连接。本实施例中，多个第二光杆33沿第二法兰盘31的周向均匀地从第二法兰盘31的后端面伸出，使第二法兰盘31和辊体10的受力更加均匀。第二光杆33的数量可以根据需要增加或减少，如三个、四个、八个等，均涵盖在本发明的保护范围内。

每个第二光杆33上套设有一个第二弹性缓冲件并容置于一个第二孔中，换言之，每个第二孔中容置有一个第二光杆33和第二弹性缓冲件，第二弹性缓冲件位于第二孔和第二光杆33之间，第二弹性缓冲件可以由金属材质制成。

通过在第二光杆33上套设第二弹性缓冲件，一方面能够限制第二光杆33的径向窜动，另一方面，能够防止第二光杆33直接接触和损伤第二孔的内壁，特别是在窑炉温度变化时，第二光杆33与辊体10会因热膨胀系数不同而产生不同的形变，第二弹性缓冲件能够对该不同的形变起到缓冲作用，防止第二光杆33损伤第二孔的内壁，保证窑炉生产的连线、可靠运行。

参照图9和图10，第一弹性缓冲件24和第二弹性缓冲件可以具有相同的结构，本实施例中，第一弹性缓冲件24和第二弹性缓冲件是空心和沿长度方向具有开口241的弹性圆筒销，该具有开口241的弹性圆筒销的径向截面大致呈c字型，具有开口241的弹性圆筒销套设在第一光杆23和第二光杆33上后，第一光杆23和第二光杆33受热膨胀后，能够促使弹性圆筒销的开口241有一定程度的张开，第一光杆23、第二光杆33与弹性圆筒销紧密配合，第一光杆23和第二光杆33冷却收缩后，弹性圆筒销的开口241又能够有一定程度的闭合复位，从而起到较好的缓冲作用，以及防止第一光杆23和第二光杆33径向窜动的作用。

较佳地，第一弹性缓冲件24紧贴辊体10的第一端的第一孔11的内壁并在第一光杆23在热胀冷缩时与第一光杆23间隙配合，第二弹性缓冲件紧贴辊体10的第二端的第二孔的内壁并在第二光杆33在热胀冷缩时与第二光杆33间隙配合。第一弹性缓冲件24和第二弹性缓冲件的厚度可以是0.3mm～2mm，弹性圆筒销的外径通常比第一孔11和第二孔的直径大0.1mm～1.5mm，第一弹性缓冲件24与第一光杆23之间的径向间隙约为0.5mm～5mm，第二弹性缓冲件与第二光杆33之间的径向间隙约为0.5mm～5mm，安装时，先将具有开口241的弹性圆筒销装入第一孔11和第二孔中，然后装入第一光杆23和第二光杆33。这种结构的第一弹性缓冲件24和第二弹性缓冲件一方面能够起到前述的缓冲作用和防止第一光杆23和第二光杆33径向窜动的作用，另一方面，第一弹性缓冲件24和第二弹性缓冲件不易从第一孔11和第二孔内松脱和轴向滑动。

第一轴套组件20还包括用于紧固金属芯轴22多个第一紧固件26，第二轴套组件30还包括用于紧固金属芯轴22的多个第二紧固件36。

具体地说，第一法兰盘21的外周面上沿周向均匀设置有多个第一径向孔211，该多个第一径向孔211可以是均布的二个螺纹通孔，或三个螺纹通孔，或四个螺纹通孔，金属芯轴22邻近后端的外周面上沿周向均匀设置有与多个第一径向孔211一一对应的多个第一固定孔(未示出)，每个第一紧固件26穿过一个第一径向孔211并与一个第一固定孔抵接以紧固金属芯轴22。本实施例中，第一法兰盘21的外周面设置有两个对称的第一径向孔211，金属芯轴22的外周面上设置有两个对称的第一固定孔，第一固定孔为盲孔，第一紧固件26的后端位于第一径向孔211内，第一径向孔211的前端容置于第一固定孔内，两个第一紧固件26卡住金属芯轴22，防止金属芯轴22和辊体10的径向窜动和轴向移动。在其他实施例中，第一法兰盘21的外周面还可以设置更多个第一径向孔211，如三个、四个，金属芯轴22的外周面上还可以设置更多个第一固定孔，如三个、四个，均涵盖在本发明的保护范围内。

第二法兰盘31的外周面上沿周向均匀设置有多个第二径向孔311，金属芯轴22的外周面上沿周向均匀设置有与多个第二径向孔311一一对应的多个第二固定孔321，每个第二紧固件36穿过一个第二径向孔311并与一个第二固定孔321抵接以紧固金属芯轴22。本实施例中，第二法兰盘31的外周面设置有两个对称的第二径向孔311，金属芯轴22外周面上设置有两个对称的第二固定孔321，第二固定孔321为盲孔，第二紧固件36的后端位于第二径向孔311内，第二径向孔311的前端容置于第二固定孔321内，两个第二紧固件36卡住金属芯轴22，防止金属芯轴22和辊体10的径向窜动和轴向移动。在其他实施例中，第二法兰盘31的外周面还可以设置更多个第二径向孔311，如三个、四个，金属芯轴22的外周面上还可以设置更多个第二固定孔321，如三个、四个，均涵盖在本发明的保护范围内。

参照图3和图8，第一紧固件26和第二紧固件36具有相同的结构。具体地说，第一紧固件26包括相抵接的第一平头螺丝261和第一锥头螺丝262，第一锥头螺丝262的锥头部分容置于第一固定孔内，第一锥头螺丝262的后端和第一平头螺丝261容置于第一径向孔211内，第一锥头螺丝262主要起卡紧作用，第一平头螺丝261主要起抵接作用，两者配合更不容易松脱。第二紧固件36包括相抵接的第二平头螺丝361和第二锥头螺丝362，第二锥头螺丝362的锥头部分容置于第二固定孔321内，第二锥头螺丝362的后端和第二平头螺丝361容置于第二径向孔311内，第二锥头螺丝362主要起卡紧作用，第二平头螺丝361主要起抵接作用，两者配合更不容易松脱。

参照图2，第一孔11与辊体10的外周面之间的最小径向距离大于6mm，如6mm～40mm，第一孔11与辊体10的中心贯孔的内周面之间的最小径向距离大于6mm，如6mm～40mm；第二孔与辊体10的外周面之间的最小径向距离大于6mm，如6mm～40mm，第二孔与辊体10的中心贯孔的内周面之间的最小径向距离大于6mm，如6mm～40mm。上述结构的辊体10能够使陶瓷辊在运行时具有足够的强度。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。