一種用于退火爐的爐輥及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于退火爐的爐輥，該爐輥包括鋼質(zhì)輥芯、陶瓷材料的輥體、金屬材料的軸頭和碳套，輥體內(nèi)部開(kāi)孔，輥芯穿置于輥體內(nèi)孔中，軸頭分別套置于輥體兩端且相固定，碳套套置于輥體上，并通過(guò)陶瓷連接鍵與輥體相固定。本發(fā)明的還公開(kāi)了一種用于退火爐的爐輥的制備方法。由于該輥體和連接鍵均為陶瓷材料，其膨脹系數(shù)低，具有耐高溫、耐磨、不發(fā)生高溫變形的特點(diǎn)，能夠在高溫狀態(tài)下持續(xù)穩(wěn)定，使用壽命較長(zhǎng)，完全能夠滿足高溫?zé)崽幚淼壬a(chǎn)使用需求。
【專利說(shuō)明】一種用于退火爐的爐輥及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及爐輥，更具體地說(shuō)，涉及一種用于退火爐的爐輥及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，退火爐是冶金行業(yè)中帶鋼軋制后進(jìn)行熱處理的工業(yè)爐，其中爐輥是關(guān)鍵設(shè)備。爐輥一般需要在800-1200°C的條件下，長(zhǎng)期連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，以滿足帶鋼的傳動(dòng)要求。因此，爐輥需要具有耐氧化性、耐高溫、耐高溫變形的要求，并且爐輥結(jié)構(gòu)合理，不能發(fā)生異常斷裂現(xiàn)象。如冷軋硅鋼片熱處理用的爐輥，最高可在1200°C的溫度下進(jìn)行使用，以滿足硅鋼生產(chǎn)的工藝需求，因此，要求爐輥具有較高的高溫強(qiáng)度，在還原氣氛或者弱氧化氣氛中能夠長(zhǎng)期使用，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐磨性好，表面不發(fā)生爐輥結(jié)瘤，從而保證帶鋼的表面質(zhì)量。目前，對(duì)于退火爐內(nèi)用輥主要是鋼輥加碳套的裝配方式，鋼輥主要采用高溫合金，碳套主要采是石墨材質(zhì)。這種組合方式，對(duì)于生產(chǎn)高溫料時(shí)，爐棍棍芯使用溫度低，壽命短，一般僅為2-4個(gè)月，容易發(fā)生彎曲，在帶鋼表面產(chǎn)生橫向條紋等缺陷，不利于連續(xù)生產(chǎn)，目前僅依靠鋼輥材質(zhì)的提高，已經(jīng)達(dá)到了極限水平，改進(jìn)空間不大。
[0003]目前 ，針對(duì)鋼輥容易發(fā)生彎曲的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外廠家主要從材質(zhì)改進(jìn)的方向進(jìn)行改進(jìn)，以期提高其使用壽命。另外，也有廠家制作全陶瓷的爐輥，但由于整體結(jié)構(gòu)成型比較困難，成品率低，容易損壞，高溫下的抗結(jié)瘤性能也比較差。還有的在鋼質(zhì)輥芯上噴涂陶瓷材料制作爐輥，這也是研究的重點(diǎn)。
[0004]因此，針對(duì)冷軋帶鋼生產(chǎn)的特點(diǎn)，尤其是高溫狀態(tài)下能夠持續(xù)穩(wěn)定，壽命長(zhǎng)的爐輥，急需要進(jìn)行開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)，從而滿足各大鋼鐵生產(chǎn)公司的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種用于退火爐的爐輥及其制備方法，具有耐高溫、耐磨、不發(fā)生高溫變形的特點(diǎn)，能夠延長(zhǎng)其使用壽命。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]一方面，一種用于退火爐的爐輥，包括鋼質(zhì)輥芯、陶瓷材料的輥體、金屬材料的軸頭和碳套，輥體內(nèi)部開(kāi)孔，輥芯穿置于輥體內(nèi)孔中，軸頭分別套置于輥體兩端且相固定，碳套套置于輥體上，并通過(guò)陶瓷連接鍵與輥體相固定。
[0008]所述的輥芯與輥體之間留有間隙。
[0009]所述的軸頭與輥體端部通過(guò)螺栓或液體膠相連接固定，且與輥體之間留有間隙。
[0010]另一方面，一種用于退火爐的爐輥制備方法，包括以下步驟:
[0011]A.制作一陶瓷材料且內(nèi)部開(kāi)孔的輥體；
[0012]B.制作一鋼質(zhì)輥芯，并將輥芯穿置于輥體內(nèi)孔中，且與輥體之間留有間隙；
[0013]C.制作兩個(gè)金屬材料的軸頭，分別套置于輥體的兩端上并通過(guò)螺栓或液體膠與輥體相固定；
[0014]D.制作一碳套，套置于輥體上，并通過(guò)陶瓷連接鍵與輥體相固定。[0015]在步驟A中，所述的輥體制作包括以下步驟:
[0016]Al.采用全穩(wěn)定或者部分穩(wěn)定的Zr02、Al203、SiO2陶瓷粉末相混合，并添加無(wú)機(jī)填料，經(jīng)研磨后形成輥體制作材料；
[0017]A2.用橡膠或塑料作包套模具材料，使用混合粉末，并使用混合粉末，并采用高壓冷等靜壓成型方式，靜壓力為300~700MPa，制作出輥體坯體；
[0018]A3.采用高溫?zé)Y(jié)爐，在高溫1300~1450°C的燒結(jié)溫度下成型，并保溫達(dá)3~5h以上，再進(jìn)行空冷冷卻；
[0019]A4.將燒結(jié)后的輥體經(jīng)粗磨、精磨，拋光后成型，并根據(jù)碳套孔尺寸，加工出與碳套相連接的鍵槽。
[0020]在步驟Al中，所述的Al2O3粉末為主要組分，占總質(zhì)量的50~70%之間，ZrO2粉末占總質(zhì)量的4~5%之間，SiO2粉末占總質(zhì)量的20~40%之間。
[0021]在步驟Al中，所述的無(wú)機(jī)填料為Y2O3，所述的研磨時(shí)間在8h以上，最終混合粉末顆粒直徑為10~100 μ m。
[0022]在步驟A4中，所述的輥體拋光后要求表面粗糙度在2μπι以下，直徑公差在±0.005mm。 [0023]在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明的用于退火爐的爐輥及其制備方法，該爐輥包括鋼質(zhì)輥芯、陶瓷材料的輥體、金屬材料的軸頭和碳套,輥體內(nèi)部開(kāi)孔,輥芯穿置于輥體內(nèi)孔中,軸頭分別套置于輥體兩端且相固定，碳套套置于輥體上，并通過(guò)陶瓷連接鍵與輥體相固定。由于該輥體和連接鍵均為陶瓷材料，其膨脹系數(shù)低，具有耐高溫、耐磨、不發(fā)生高溫變形的特點(diǎn)，能夠在高溫狀態(tài)下持續(xù)穩(wěn)定，使用壽命較長(zhǎng)，完全能夠滿足高溫?zé)崽幚淼壬a(chǎn)使用需求。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1是本發(fā)明的爐輥的剖視圖；
[0025]圖2是圖1中的A-A向剖視圖；
[0026]圖3是本發(fā)明的軸頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4是本發(fā)明的陶瓷連接鍵的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0029]請(qǐng)參閱圖1~圖4所示，本發(fā)明的用于退火爐的爐輥包括鋼質(zhì)輥芯1、陶瓷材料的輥體2、金屬材料的軸頭3和碳套4，輥體2內(nèi)部開(kāi)孔，輥芯I穿置于輥體2內(nèi)孔中，軸頭3分別套置于輥體2兩端且相固定，碳套4套置于輥體2上，并通過(guò)陶瓷連接鍵5與輥體2相固定。所述的輥芯I與輥體2之間留有一定間隙。所述的軸頭3與輥體2端部通過(guò)螺栓6或液體膠相連接固定，且與輥體2之間留有間隙。上述間隙可確保高溫、升降溫過(guò)程中的熱脹冷縮時(shí)，無(wú)異常裂開(kāi)現(xiàn)象。
[0030]本發(fā)明的用于退火爐的爐輥制備方法，主要包括以下步驟:
[0031]A.制作一陶瓷材料且內(nèi)部開(kāi)孔的輥體2;
[0032]B.制作一鋼質(zhì)輥芯1，并將輥芯I穿置于輥體2內(nèi)孔中，且與輥體2之間留有間隙。該輥芯I的材質(zhì)可采用Cr28Ni48W5，空心結(jié)構(gòu)，輥芯I壁厚為4~8mm，具有耐1100°C高溫，不易變形的特點(diǎn)。
[0033]C.制作兩個(gè)金屬材料的軸頭3，該軸頭3可采用材質(zhì)Cr25Ni20，根據(jù)軸端使用溫度的不同要求，軸頭3與輥體2端部可采用螺栓6或液體膠連接，并留有一定間隙，確保高溫、升降溫過(guò)程熱脹冷縮時(shí)，無(wú)異常裂開(kāi)現(xiàn)象。
[0034]D.制作一碳套4，套置于輥體2上，并通過(guò)陶瓷連接鍵5與輥體2相固定。該陶瓷連接鍵5的材質(zhì)和制作方法與輥體2相同，具有耐高溫變形，弱脆性，韌性好的特點(diǎn)。該連接鍵5可有效確保碳套4與輥體2的牢固連接，消除鍵槽與鍵之間的膨脹，可防止金屬鍵發(fā)生的熱脹冷縮將碳套4裂開(kāi)。
[0035]在步驟A中，所述的輥體2制作包括以下步驟:
[0036]Al.采用全穩(wěn)定或者部分穩(wěn)定的Zr02、Al203、Si02陶瓷粉末相混合，并可添加如Y2O3的無(wú)機(jī)填料，經(jīng)研磨后形成輥體2制作材料；填加無(wú)機(jī)填料可起到強(qiáng)化組織，增韌基體的作用。在混合陶瓷粉末中，所述的Al2O3粉末為主要組分，占總質(zhì)量的50~70%之間，21<)2粉末占總質(zhì)量的4~5%之間，SiO2粉末占總質(zhì)量的20~40%之間。而研磨的時(shí)間在8h以上，最終研磨后的混合粉末顆粒直徑為10-100 μ mo
[0037]Α2.用橡膠或塑料作包套模具材料，使用上述混合粉末并采用高壓冷等靜壓成型方式，靜壓力為300~700MPa，制作出輥體2坯體，該坯體具有密度均勻，適應(yīng)不同長(zhǎng)度的需求。
[0038]A3.采用高溫?zé)Y(jié)爐，使坯體在高溫1300~1450°C的燒結(jié)溫度下成型，并保溫達(dá)3~5h以上，再采用空冷冷卻的方式，進(jìn)行冷卻；
[0039]A4.將燒結(jié)后的輥體2經(jīng)粗磨、精磨，拋光后成型，并根據(jù)碳套4孔尺寸，加工出與碳套4相連接的鍵槽，輥體2拋光后要求表面粗糙度在2μπι以下，直徑公差在±0.005mm。
[0040]采用本發(fā)明的爐輥具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):
[0041]1、爐輥整體耐溫可達(dá)1200°C及以上，具有耐高溫不變形、壽命長(zhǎng)可達(dá)8-12個(gè)月的特點(diǎn)；
[0042]2、采用了金屬輥芯1，可支撐整個(gè)爐輥受力；
[0043]3，陶瓷輥體2可起到隔熱作用，確保內(nèi)部金屬輥芯I不變形；
[0044]4、金屬軸頭3可用于固定金屬輥芯I及陶瓷輥體2，確保爐輥運(yùn)轉(zhuǎn)順行；
[0045]5、通過(guò)四個(gè)陶瓷連接鍵5，可用于固定碳套4與陶瓷輥棒，確保連接牢固不掉落。[0046]并且，經(jīng)試用，本發(fā)明的爐輥可有效提高爐輥的使用壽命，從使用前的2~4個(gè)月延長(zhǎng)至8個(gè)月以上，并有效提高帶鋼的表面質(zhì)量。同時(shí)，還可消除異常換輥?zhàn)鳂I(yè)，減少異常換輥時(shí)間，提升機(jī)組產(chǎn)能。另外，由于陶瓷輥體2具有優(yōu)良的耐高溫變形，也有利于高溫生產(chǎn)頂級(jí)高牌號(hào)電工鋼產(chǎn)品的研發(fā)工作。
[0047]本【技術(shù)領(lǐng)域】中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，而并非用作為對(duì)本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對(duì)以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于退火爐的爐輥，其特征在于: 包括鋼質(zhì)輥芯、陶瓷材料的輥體、金屬材料的軸頭和碳套，輥體內(nèi)部開(kāi)孔，輥芯穿置于輥體內(nèi)孔中，軸頭分別套置于輥體兩端且相固定，碳套套置于輥體上，并通過(guò)陶瓷連接鍵與輥體相固定。
2.如權(quán)利要求1所述的用于退火爐的爐輥，其特征在于: 所述的輥芯與輥體之間留有間隙。
3.如權(quán)利要求1所述的用于退火爐的爐輥，其特征在于: 所述的軸頭與輥體端部通過(guò)螺栓或液體膠相連接固定，且與輥體之間留有間隙。
4.一種用于退火爐的爐輥制備方法，其特征在于， 包括以下步驟: A.制作一陶瓷材料且內(nèi)部開(kāi)孔的輥體； B.制作一鋼質(zhì)輥芯，并將輥芯穿置于輥體內(nèi)孔中，且與輥體之間留有間隙； C.制作兩個(gè)金屬材料的軸頭，分別套置于輥體的兩端上并通過(guò)螺栓或液體膠與輥體相固定； D.制作一碳套，套置于 輥體上，并通過(guò)陶瓷連接鍵與輥體相固定。
5.如權(quán)利要求4所述的用于退火爐的爐輥制備方法，其特征在于， 在步驟A中，所述的輥體制作包括以下步驟: Al.采用全穩(wěn)定或者部分穩(wěn)定的Zr02、A1203、SiO2陶瓷粉末相混合，并添加無(wú)機(jī)填料，經(jīng)研磨后形成輥體制作材料； A2.用橡膠或塑料作包套模具材料，使用混合粉末，并采用高壓冷等靜壓成型方式，靜壓力為300~700MPa，制作出輥體坯體； A3.采用高溫?zé)Y(jié)爐，在高溫1300~1450°C的燒結(jié)溫度下成型，并保溫達(dá)3~5h以上，再進(jìn)行空冷冷卻； A4.將燒結(jié)后的輥體經(jīng)粗磨、精磨，拋光后成型，并根據(jù)碳套孔尺寸，加工出與碳套相連接的鍵槽。
6.如權(quán)利要求5所述的用于退火爐的爐輥制備方法，其特征在于， 在步驟Al中，所述的Al2O3粉末為主要組分，占總質(zhì)量的50~70%之間，ZrO2粉末占總質(zhì)量的4~5%之間，SiO2粉末占總質(zhì)量的20~40%之間。
7.如權(quán)利要求5所述的用于退火爐的爐輥制備方法，其特征在于， 在步驟Al中，所述的無(wú)機(jī)填料為Y2O3，所述的研磨時(shí)間在8h以上，最終混合粉末顆粒直徑為10~100 μ m。
8.如權(quán)利要求5所述的用于退火爐的爐輥制備方法，其特征在于， 在步驟A4中，所述的輥體拋光后要求表面粗糙度在2 μ m以下，直徑公差在±0.005mm。
【文檔編號(hào)】C04B35/64GK103937934SQ201310023652
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2013年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月22日
【發(fā)明者】陸永強(qiáng), 呂春國(guó), 袁峰, 曹世宙, 王志成, 陳彬, 張軍, 陳晨 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司