陶瓷輥棒應用于玻璃陶瓷工業(yè)中的輥道窯。陶瓷輥棒的主要作用是傳輸陶瓷或玻璃產品，耐高溫高熱，需要常清理輥棒表面。目前主要應用廣泛的陶瓷輥棒有剛玉輥棒，應用于玻璃陶瓷工業(yè)中的輥道窯。本實用新型的陶瓷輥棒是一細長的陶瓷圓筒，在該陶瓷圓筒的筒壁上的兩端各設有開 孔，可以各是一個或各是兩個。通過該開孔，結合金屬片或陶瓷片，可以實現(xiàn)方便可靠的與軸承等配件結合，從而提高傳動效率，還可以實現(xiàn)以齒輪傳動的方式，使 該陶瓷輥棒主動轉動。避免陶瓷輥棒在皮帶傳動過程中的卡死、停轉堵塞等情況的發(fā)生。
陶瓷輥棒按材質可分為以下幾類:
堇青石-莫來石輥棒:抗熱震性能優(yōu)異,但由于其荷重軟化溫度低,最高使用溫度在1300℃以下,主要應用在低溫發(fā)熱管的載體上。 熔融石英質輥棒:熱膨脹系數低、抗熱震性能很好,由于使用溫度較低,多用于玻璃退火爐等。
剛玉-莫來石輥棒:這種輥棒是由剛玉(Al2O3)和莫來石(3Al2O3•2SiO2)組成的復相陶瓷材料,具有高溫性能好、耐火性好等特點,與單一的剛玉或莫來石材料相比,具有更加優(yōu)異的抗急冷急熱性能。由于其硬度較大,耐磨性和抗氧化性都較好,基本能滿足現(xiàn)代建筑衛(wèi)生陶瓷和日用陶瓷燒成的要求;其使用溫度可達1400℃甚至更高,價格低廉,為目前生產用量最大的一種輥棒。
碳化硅輥棒:碳化硅輥棒強度高、抗熱震性好,有良好的抗高溫蠕變性能。常見的碳化硅輥棒有重結晶碳化硅輥棒和反應燒結碳化硅輥棒,重結晶碳化硅棒,氧化氣氛下使用溫度可達1600℃,但價格昂貴;價格稍低的反應燒結碳化硅輥棒,可用于1300～1350℃,多用于衛(wèi)生陶瓷、電瓷、日用陶瓷的燒成。碳化硅陶瓷輥棒的缺點是:容易被腐蝕,去污能力差、價格昂貴、熱傳導率高,從而限制了它的使用推廣。
陶瓷輥棒的性能指標
(1) 熱穩(wěn)定性:主要反映輥棒的耐急冷急熱性能,好的熱穩(wěn)定性可提高輥棒的使用壽命,從而降低企業(yè)的生產成本;
(2) 彎曲強度:由于陶瓷輥棒主要起承重與傳輸作用,一般都是在高溫、負荷作用下工作,彎曲強度是陶瓷輥棒的一個重要指標,從一定程度上來說,彎曲強度越高越好。
(3) 吸水率:吸水率與輥棒的致密度緊密相連,越是用于高溫下的輥棒,要求其吸水率越小。
(4) 耐火度:是指在無荷重時抵抗高溫作用而不熔融和軟化的性能,耐火度高說明選用原材料純度好,雜質含量低,但耐火度并不代表輥棒的最高使用溫度,輥棒的使用溫度要低于其耐火度。
(5) 直線度:直線度反應輥棒的平直程度,它是輥棒質量的重要體現(xiàn),直線度不合格的輥棒容易導致產品變形。
(6) 熱膨脹系數:對于陶瓷輥棒而言,希望其熱膨脹系數小,從而在溫度變化較大時不易彎曲,保障生產的順利進行。
陶瓷輥棒的應用領域
中低溫陶瓷輥棒主要使用于窯爐的低溫區(qū)(<1000℃),通常在窯爐整線工程中運用較多,可以在一定程度上節(jié)約窯爐建造成本;中溫陶瓷輥棒主要用于生產釉面磚及其它低溫材料, 適合于1200℃以下使用,由于其具備優(yōu)良的熱穩(wěn)定性能,既滿足了經常清理輥棒的需要,同時可以滿足釉面磚生產中對輥棒強度的需求,從而得到廣泛應用;中高溫及高溫陶瓷輥棒在輥棒的強度方面逐漸提高,中高溫輥棒在普通瓷質磚、低溫日用瓷等產品的生產中廣泛應用;高溫輥棒在生產高溫瓷質磚、高溫日用瓷、高負載產品及磁性材料及超寬窯爐等領域中的應用越來越多;急冷帶抗彎陶瓷輥棒主要使用于窯爐的急冷區(qū)域,由于輥棒采用了獨特的外觀結構(外齒輪形),在一定程度上增大了輥棒的比表面積,從而增加輥棒的散熱速度,在溫差相對較大的急冷區(qū)域可以有效減輕輥棒由于受熱不均勻而導致的彎曲,保障燒成制品能安全平穩(wěn)地通過此區(qū)域,表3為不同輥棒的主要應用領域。
輥棒的成形
目前,陶瓷輥棒的成形工藝主要有以下三種:
(1) 注漿成形法:注漿成形法主要通過石膏模具成形,曾在輥棒生產的初期使用,由于生產效率低,燒成后產品的外觀質量及直線度、圓度等較差,輥棒強度低,目前已很少使用。 (2) 練泥擠管成形:由于該成形工藝可進行連續(xù)式生產,機械化程度高,大大降低了勞動強度,同時產品的外觀質量、強度均比注漿成形有大幅度的提高,目前被國內外多數輥棒生產企業(yè)采用。但由于不同企業(yè)工藝技術等的差異,產品質量相差較大。
(3) 冷等靜壓工藝成形:該工藝為佛山市陶瓷研究所持有的發(fā)明專利技術,該生產工藝先進、可靠高效,很大程度上提高了輥棒的常溫和高溫強度,為輥道窯向寬體、產量超大及高負載方向發(fā)展提供了強有力的保障。
陶瓷輥棒的檢驗
陶瓷輥棒的幾種重要性能檢測方法如下:
(1) 尺寸偏差的測量瓷輥圓度、錐度、外徑尺寸偏差的測量:在距瓷輥兩端100mm處,分別用分度值為0.02mm的游標卡尺測量瓷輥的最大外徑及同截面上與之垂直方向上的外徑,精確至0.02mm,取同一截面的兩個測量值之差作為圓度值,以最大值作為測量結果;以兩端的外徑平均值之差作為錐度;以所測四次外徑的測量值與公稱外徑之差作為外徑尺寸偏差,以最大值和最小值作為測量結果。
(2) 直線度的測量
1) 標準棒的選定
根據需要選定不同規(guī)格的瓷輥標準棒,采用直徑與被選瓷輥相接近的金屬標準棒(直線度等級不低于9級,長度大于被選瓷輥)平放于工作臺上,使被選瓷輥緊貼金屬棒,轉動被選瓷輥360°,用塞尺測兩者的最大間隙,小于0.2mm的才能用作標準棒。
2) 測量
根據被測產品的規(guī)格,選用與其直徑相接近的瓷輥標準棒,把瓷輥標準棒平放于工作臺,使樣品緊貼瓷輥標準棒,轉動樣品360°,用塞尺測量兩者之間的最大間隙,即為直線度公差,以管長的百分數表示。
(3) 急冷急熱性試驗
截取約650mm長的瓷輥,烘干后冷卻,迅速插入規(guī)定溫度的電爐中,插入深度約為400mm;將瓷輥兩端支起,且沿長度方向溫差不大于±5℃,保溫10min后迅速取出,平放在耐火材料支架上,在空氣中冷卻至室溫,檢驗有無裂紋及斷裂。
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堇青石-莫來石輥棒:抗熱震性能優(yōu)異,但由于其荷重軟化溫度低,最高使用溫度在1300℃以下,主要應用在低溫發(fā)熱管的載體上。 熔融石英質輥棒:熱膨脹系數低、抗熱震性能很好,由于使用溫度較低,多用于玻璃退火爐等。
剛玉-莫來石輥棒:這種輥棒是由剛玉(Al2O3)和莫來石(3Al2O3•2SiO2)組成的復相陶瓷材料,具有高溫性能好、耐火性好等特點,與單一的剛玉或莫來石材料相比,具有更加優(yōu)異的抗急冷急熱性能。由于其硬度較大,耐磨性和抗氧化性都較好,基本能滿足現(xiàn)代建筑衛(wèi)生陶瓷和日用陶瓷燒成的要求;其使用溫度可達1400℃甚至更高,價格低廉,為目前生產用量最大的一種輥棒。
碳化硅輥棒:碳化硅輥棒強度高、抗熱震性好,有良好的抗高溫蠕變性能。常見的碳化硅輥棒有重結晶碳化硅輥棒和反應燒結碳化硅輥棒,重結晶碳化硅棒,氧化氣氛下使用溫度可達1600℃,但價格昂貴;價格稍低的反應燒結碳化硅輥棒,可用于1300～1350℃,多用于衛(wèi)生陶瓷、電瓷、日用陶瓷的燒成。碳化硅陶瓷輥棒的缺點是:容易被腐蝕,去污能力差、價格昂貴、熱傳導率高,從而限制了它的使用推廣。
陶瓷輥棒的性能指標
(1) 熱穩(wěn)定性:主要反映輥棒的耐急冷急熱性能,好的熱穩(wěn)定性可提高輥棒的使用壽命,從而降低企業(yè)的生產成本;
(2) 彎曲強度:由于陶瓷輥棒主要起承重與傳輸作用,一般都是在高溫、負荷作用下工作,彎曲強度是陶瓷輥棒的一個重要指標,從一定程度上來說,彎曲強度越高越好。
(3) 吸水率:吸水率與輥棒的致密度緊密相連,越是用于高溫下的輥棒,要求其吸水率越小。
(4) 耐火度:是指在無荷重時抵抗高溫作用而不熔融和軟化的性能,耐火度高說明選用原材料純度好,雜質含量低,但耐火度并不代表輥棒的最高使用溫度,輥棒的使用溫度要低于其耐火度。
(5) 直線度:直線度反應輥棒的平直程度,它是輥棒質量的重要體現(xiàn),直線度不合格的輥棒容易導致產品變形。
(6) 熱膨脹系數:對于陶瓷輥棒而言,希望其熱膨脹系數小,從而在溫度變化較大時不易彎曲,保障生產的順利進行。
陶瓷輥棒的應用領域
中低溫陶瓷輥棒主要使用于窯爐的低溫區(qū)(<1000℃),通常在窯爐整線工程中運用較多,可以在一定程度上節(jié)約窯爐建造成本;中溫陶瓷輥棒主要用于生產釉面磚及其它低溫材料, 適合于1200℃以下使用,由于其具備優(yōu)良的熱穩(wěn)定性能,既滿足了經常清理輥棒的需要,同時可以滿足釉面磚生產中對輥棒強度的需求,從而得到廣泛應用;中高溫及高溫陶瓷輥棒在輥棒的強度方面逐漸提高,中高溫輥棒在普通瓷質磚、低溫日用瓷等產品的生產中廣泛應用;高溫輥棒在生產高溫瓷質磚、高溫日用瓷、高負載產品及磁性材料及超寬窯爐等領域中的應用越來越多;急冷帶抗彎陶瓷輥棒主要使用于窯爐的急冷區(qū)域,由于輥棒采用了獨特的外觀結構(外齒輪形),在一定程度上增大了輥棒的比表面積,從而增加輥棒的散熱速度,在溫差相對較大的急冷區(qū)域可以有效減輕輥棒由于受熱不均勻而導致的彎曲,保障燒成制品能安全平穩(wěn)地通過此區(qū)域,表3為不同輥棒的主要應用領域。
輥棒的成形
目前,陶瓷輥棒的成形工藝主要有以下三種:
(1) 注漿成形法:注漿成形法主要通過石膏模具成形,曾在輥棒生產的初期使用,由于生產效率低,燒成后產品的外觀質量及直線度、圓度等較差,輥棒強度低,目前已很少使用。 (2) 練泥擠管成形:由于該成形工藝可進行連續(xù)式生產,機械化程度高,大大降低了勞動強度,同時產品的外觀質量、強度均比注漿成形有大幅度的提高,目前被國內外多數輥棒生產企業(yè)采用。但由于不同企業(yè)工藝技術等的差異,產品質量相差較大。
(3) 冷等靜壓工藝成形:該工藝為佛山市陶瓷研究所持有的發(fā)明專利技術,該生產工藝先進、可靠高效,很大程度上提高了輥棒的常溫和高溫強度,為輥道窯向寬體、產量超大及高負載方向發(fā)展提供了強有力的保障。
陶瓷輥棒的檢驗
陶瓷輥棒的幾種重要性能檢測方法如下:
(1) 尺寸偏差的測量瓷輥圓度、錐度、外徑尺寸偏差的測量:在距瓷輥兩端100mm處,分別用分度值為0.02mm的游標卡尺測量瓷輥的最大外徑及同截面上與之垂直方向上的外徑,精確至0.02mm,取同一截面的兩個測量值之差作為圓度值,以最大值作為測量結果;以兩端的外徑平均值之差作為錐度;以所測四次外徑的測量值與公稱外徑之差作為外徑尺寸偏差,以最大值和最小值作為測量結果。
(2) 直線度的測量
1) 標準棒的選定
根據需要選定不同規(guī)格的瓷輥標準棒,采用直徑與被選瓷輥相接近的金屬標準棒(直線度等級不低于9級,長度大于被選瓷輥)平放于工作臺上,使被選瓷輥緊貼金屬棒,轉動被選瓷輥360°,用塞尺測兩者的最大間隙,小于0.2mm的才能用作標準棒。
2) 測量
根據被測產品的規(guī)格,選用與其直徑相接近的瓷輥標準棒,把瓷輥標準棒平放于工作臺,使樣品緊貼瓷輥標準棒,轉動樣品360°,用塞尺測量兩者之間的最大間隙,即為直線度公差,以管長的百分數表示。
(3) 急冷急熱性試驗
截取約650mm長的瓷輥,烘干后冷卻,迅速插入規(guī)定溫度的電爐中,插入深度約為400mm;將瓷輥兩端支起,且沿長度方向溫差不大于±5℃,保溫10min后迅速取出,平放在耐火材料支架上,在空氣中冷卻至室溫,檢驗有無裂紋及斷裂。
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本文“陶瓷輥棒的介紹和用途”由科眾陶瓷編輯整理，修訂時間：2021-10-18 16:26:25
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