[发明专利]用于炉的加强陶瓷辊

说明书

本发明涉及一种滚底式炉的陶瓷辊，滚底式炉是一种通道炉，其炉底由相互平行排列的陶瓷辊构成，这些陶瓷辊在驱动机构的带动下绕各自的轴线转动，所有的辊的转动方向相同且转动速度基本相同，带动要烧的物品通过炉。

这些炉主要用于烧制贴墙面和地板的瓷砖。要烧的瓷砖直接放在炉进口处的辊上，这种炉也可以用于烧制具有复杂形状的物品，例如餐具、卫生洁具、电子器件等。这时，要烧的产品放在构成底座的托盘上，而托盘放在辊上。

目前辊的长度在1200到4000毫米之间，其外径在25到55毫米之间，壁厚在5到6毫米之间。

辊承受着多种载荷：

机械应力：

自重和要烧的元件的重量；

转动引起的动态疲劳；

化学侵蚀：

烧制的物品挥发的碱性气体；

氧化(材料为碳化硅时)；

温度梯度：

辊位于炉中的部分和穿出炉壁的端部之间；

热冲击：

炉工作过程中更换失效辊，插入新辊时；

在停产或停炉修理时。

目前市场上有三种陶瓷辊：

-氧化物基的低温(＜1500℃)烧制耐火材料构成的辊。如氧化铝-多铝红柱石-堇青石基材料(如意大利Nouva Sirma公司出产的产品Siroll LP)

-高温(＞1500℃)烧制的氧化铝基、氧化铝-多铝红柱石基或多铝红柱石基材料辊；

-碳化硅和/或氮化硅和/或氮氧化硅和/或硅铝化合物(以下称为含硅材料)基的耐火材料制成的辊，例如由碳化硅晶体和氮化硅连结剂组成的材料(如由Norton公司出产的材料Advencer)，再结晶碳化硅(如Norton的产品Crystar)，或者渗入硅的碳化硅材料。

低温烧制的氧化物基材料辊的缺点是承重小，最好的氧化铝-多铝红柱石-堇青石基材料辊在温度等于或小于1250℃时的最大承载能力为：是由(自重+载荷)引起的弯曲应力应小于50千克/平方厘米，这使其在一些方面的应用受到很大的限制。

高温烧制的氧化铝、氧化铝-多铝红柱石或多铝红柱石基材料辊在1300-1350℃时的最大弯曲应力可达80千克/平方厘米，但其价格比低温烧制材料贵很多。

相反，由含硅材料制成的辊在1600℃时可以承受200-500千克/平方厘米的弯曲应力，使用温度可达1600℃。但其价格是氧化物基材料辊的7到20倍。

因此，对工业界来说，提供性能比传统的氧化物基材料辊好，但价格比市场上的高温烧制的氧化铝、氧化铝-多铝红柱石或多铝红柱石基或含硅材料辊便宜的辊是非常有意义的。

本发明就是为了达到这个目的。

更确切地说，本发明涉及一种用于滚底式炉的组合辊，它由一个中空外辊和一个加强元件组成，外辊用氧化物基陶瓷耐火材料制成，加强元件的材料的弹性模量在1200℃高于外辊材料的弹性模量，加强元件放在外辊中，加强元件横截面的最大尺寸小于外辊的内径。

加强元件材料在1200℃时的弹性模量应至少比外辊的材料大2倍，最好是在3倍以上。加强元件材料的弹性模量可以达到甚至超过外辊材料的20倍。

外辊可以和通常一样用便宜的氧化物基材料制成，例如前面说的低温烧制氧化铝-多铝红柱石-堇青石基材料。这种材料在1200℃时的弹性模量在10到25千兆帕之间，典型的外辊的壁厚可以为5-6毫米，但这个值不是必须的。

内部加强元件的形状可以是各种各样的，例如，可以是中空的圆柱形，或者是中空的棒，其断面可以是六角形，方形，三角形或X形。

从节约材料、机械强度和制造方便考虑，最好采用中空圆柱形，也就是管状，其壁厚1.5到4毫米

加强元件可以用高温烧制氧化物基材料，如氧化铝、氧化铝-多铝红柱石或多铝红柱石基材料制成，也可以用前面提到的含硅材料制成。高温烧制的氧化铝、氧化铝-多铝红柱石或多铝红柱石基材料在1200℃时典型的弹性模量为50到200千兆帕，而含硅材料在1200℃时的典型弹性模量为150到400千兆帕。

内加强元件的长度应该小于或等于要加强的外辊的长度0.9倍。为了节约材料，我们希望加强元件的长度比外辊小的多，例如相当于外辊长度的0.15到0.65倍。例如：外辊长度为3米，则加强元件的长度应为0.5到2米。

加强元件截面的最大尺寸比外辊的内径小一点，以便加强元件能装入外辊，并在外辊承载产生微小弯曲时就能起作用。间隙一般为0.1到0.5毫米就可以了。这个值不是必须的。

加强元件一般位于炉上支持外辊的轴承中间，或者相对于辊承受的载荷的中间位置，以使氧化物基材料的外辊在工作应力最大的部位得到加强。