氮化矽陶瓷導輪的製作方法

2023-05-15 01:30:56

專利名稱：氮化矽陶瓷導輪的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鋼線材或細元鋼軋制設備上使用的導輪，特別是氮化矽陶瓷導輪。
背景技術：
鋼線材或細元鋼軋制設備上的導輪是軋製成的線材或細元鋼的導向輪，該導輪因長期處在1100℃左右高溫、3000-7000轉/分高速的運行狀態，並直接承受線材或細元鋼運行中對導輪連續的徑向壓力，因而損耗大、壽命低，此外，輪面與高溫鋼材的劇烈摩擦還會使輪面磨損變形而導致產品形位改變，不能生產出符合技術規範的產品，這種情況下，導輪必須報廢更換。目前普遍採用的合金鋼導輪報廢率極高，以線速度為100米/秒工況下運行的合金鋼導輪，其最高壽命只能軋制線材≤1500噸。

發明內容
本實用新型的目的是提供一種適於鋼線材軋制設備使用的氮化矽陶瓷導輪，以提高導輪的抗壓和耐磨損、耐高溫強度，延長導輪的使用。
本實用新型導輪包含氮化矽陶瓷導輪本體和導輪內的滾動軸承，本體外緣為弧形內凹面，所說的滾動軸承是可以鋼製軸承，所說的鋼製軸承可含有鋼製軸承可含有鋼製滾動體或氮化矽陶瓷滾動體。
所說的陶瓷本體的內壁設有鋼製內襯套，這是考慮到導輪的高溫工作工況下氮化矽與軸承鋼膨脹係數不同的具體情況而設計，由於內襯套可軸向自由膨脹，從而補償或吸收氮化矽與鋼鐵之間的不同膨脹係數，以避免高溫膨脹造成零件破壞。
所說的內軸承可以是氮化矽陶瓷軸承，氮化矽陶瓷導輪本體兼陶瓷軸承的外圈，氮化矽陶瓷滾動體裝於氮化矽陶瓷陶瓷內圈與導輪本體之間，組成一體化的氮化矽陶瓷導輪。
本實用新型利用氮化矽(Si3N4)陶瓷的耐高溫(≥1700℃)、高硬度(≥90HRc)、耐高壓(≥750Mpa)及耐磨損、耐腐蝕、抗氧化、低膨脹、自潤滑等金屬材料所無法實現的功能，將它用於鋼線材(或細元鋼)軋制設備上的導輪，從而使導輪在高溫(1000℃以上)、高強、高磨損的惡劣工況下，能夠保持良好的工作狀態。經驗證，本陶瓷導輪能安全運行軋制鋼線材7000噸以上，其使用壽命是現有金屬導輪的5倍以上，解決了長期存在的鋼線材軋制設備導輪壽命短的致命難題。


圖1～圖4是本氮化矽陶瓷導輪的各實施例結構示意圖。
圖1-圖4中，1-氮化矽陶瓷導輪本體，1-1-內凹弧面，2-鋼製滾珠軸承，3-鋼製內襯套，4-中心軸孔，21-氮化矽陶瓷滾珠，22-氮化矽陶瓷軸承內圈。
如圖1實施例中，導輪本體1以氮化矽陶瓷製成，它的外緣為內凹弧面1-1，本體1內側設有上下兩個軸承2。軸承的中心軸孔4內裝入轉軸。
圖2和圖3是氮化矽陶瓷導輪本體1的內側複合有鋼製內襯套3的實施例，軸承2位於內襯套3的內側。
圖4實施例中設有氮化矽陶瓷軸承，它包含氮化矽陶瓷陶瓷內圈22、氮化矽陶瓷滾珠21以及兼作軸承外圈的氮化矽陶瓷導輪本體1組成，氮化矽陶瓷滾珠21裝於與導輪本體1之間，組成一體化的氮化矽陶瓷導輪。
氮化矽陶瓷的技術性能與陶瓷的燒結工藝有關，本實用新型採用氣壓燒結即高α相的Si3N4粉+氧化釔燒結助劑+氧化鋁添加劑+加熱+加壓→氮化矽半成品→機械加工得成品的工藝路線，能獲得適於鋼線材(或細元鋼)軋制設備導輪的氮化矽陶瓷材料。
氣壓燒結的氮化矽陶瓷材料技術性能如下表，表中所列技術性能大多超過鋼鐵材料。
權利要求1.氮化矽陶瓷導輪，其特徵是包含氮化矽陶瓷導輪本體(1)和導輪內的滾動軸承，本體(1)的外緣為弧形內凹面(1-1)。
2.根據權利要求1所述的氮化矽陶瓷導輪，其特徵是所說的滾動軸承是鋼製軸承(2)。
3.根據權利要求2所述的氮化矽陶瓷導輪，其特徵是所說的鋼製軸承含有氮化矽陶瓷滾動體。
4.根據權利要求1或2或3所述的氮化矽陶瓷導輪，其特徵是所說的陶瓷導輪本體(1)的內側設有鋼製內襯套(3)。
5.根據權利要求1所述的氮化矽陶瓷導輪，其特徵是所說的內軸承是氮化矽陶瓷軸承，氮化矽陶瓷導輪本體(1)兼為該陶瓷軸承的外圈，氮化矽陶瓷滾動體(21)裝於氮化矽陶瓷陶瓷內圈(22)與導輪本體(1)之間。
專利摘要本實用新型涉及一種用於軋制鋼線材或細元鋼的軋制設備上的氮化矽陶瓷導輪，包含氮化矽陶瓷導輪本體和本體內的滾動軸承，本體外緣為弧形內凹面；軸承可以是鋼製軸承，鋼製軸承可含有鋼製滾動體或氮化矽陶瓷滾動體，滾動軸承也可採用與導輪本體同一材料的全氮化矽陶瓷軸承，後者的導輪本體兼為軸承外圈。本導輪在1000℃以上的高溫及高磨損的惡劣工況下，能夠保持良好的工作狀態，使用壽命長。
文檔編號B21B39/14GK2749593SQ20042005457
公開日2006年1月4日 申請日期2004年12月20日 優先權日2004年12月20日
發明者吳小江, 鹿寧 申請人:鹿寧, 吳小江