一種玻璃拉邊機用陶瓷拉邊輪及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及玻璃拉邊機頭輪，具體涉及一種玻璃拉邊機用陶瓷拉邊輪及其制備方法。
【背景技術】
[0002]浮法玻璃拉邊機用于浮法玻璃生產線的成型段，其作用是依靠拉邊機最前端的拉邊輪牽引浮在錫槽液面上的玻璃帶前進，并通過調節拉邊輪的線速度及拉邊輪的水平偏角、平面傾角等，達到控制玻璃帶厚度及穩定玻璃板寬度的目的。
[0003]其中，拉邊輪直接接觸玻璃液，是影響玻璃拉薄或拉厚、玻璃質量的最重要的機械零部件。長久以來，浮法玻璃拉邊機的拉邊輪，都是采用鋼制材料(不銹鋼/優質碳素結構鋼)制成，也有采用石墨制成。采用鋼制材料制成的拉邊輪，在錫槽1100°c高溫工況下，需要通入冷卻水冷卻才能使用，造成在拉邊輪牽引浮在錫槽液面上的高溫玻璃帶時，拉邊輪與玻璃板帶的溫差較大，造成玻璃板帶的局部溫度過低，不利于玻璃成型和玻璃質量；同時，也會造成錫槽工況的溫差大，在拉邊輪的位置溫度低，需要補充熱量，特別是在大量使用拉邊機時，一般使用20對以上拉邊機，生產高質量的特殊玻璃(超薄/超厚)時尤為明顯。而采用石墨制成的拉邊輪，雖然不需要通入冷卻水冷卻，但石墨材質與玻璃板帶的磨損較大，磨損后的拉邊輪的線速度會因發生變化而出現誤差，需要經常更換，對錫槽工況和正常生產造成不利影響。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種玻璃拉邊機用陶瓷拉邊輪及其制備方法，所制得的拉邊輪不會對漂浮在錫槽液面上的玻璃帶造成影響。
[0005]本發明為實現上述目的所采用的技術方案為:一種玻璃拉邊機用陶瓷拉邊輪，包括拉邊輪本體以及環列在拉邊輪本體外周面上的輪齒，拉邊輪本體的中心位置設有安裝孔，輪齒沿拉邊輪本體徑向方面的截面呈四棱臺結構，且沿拉邊輪本體的厚度方向并列有兩個輪齒，所述的拉邊輪本體和輪齒由陶瓷原料采用注漿法一體成型后反應燒結而成的含有玻璃相和賽隆相的結晶混合物，所述陶瓷原料由重量百分比為25~30%的硅粉、10~20%的硼粉、50~65%的碳化硅以及重量為硅粉、硼粉和碳化硅粉總重量0.5-1%的羧甲基纖維素鈉組成，所述的碳化硅由200目的細粉和74~120微米的顆粒組成，200目顆粒的重量占碳化硅總重量的百分比不小于45% ;其中，輪齒沿拉邊輪本體的徑向高度與拉邊輪本體的直徑的比值為1:40，拉邊輪本體的厚度與其直徑的比值為1:8。
[0006]其中，74~120微米粒度等級的碳化硅又分為74~100微米和100~120微米兩種等級，74~100微米、100~120微米和200目三種粒度的重量比為30~35: 15-20:45~55。
[0007]本發明中，碳化硅的化學成分為:SiC彡98.5%，Fe2O3彡0.5%，Al 203彡0.3%。
[0008]一種玻璃拉邊機用陶瓷拉邊輪的制備方法，包括以下步驟:步驟一、按重量百分比，稱取硅粉、硼粉、碳化硅以及羧甲基纖維素鈉組成的陶瓷原料，另稱取重量為陶瓷原料總重量10~12%的去離子水，將74~120微米的碳化硅和一半重量的羧甲基纖維素鈉混合后攪拌5~10min，加入200目的碳化娃繼續攪拌5min后，加入硼粉、娃粉和剩余的羧甲基纖維素鈉，攪拌15~20min后注入與拉邊輪形狀尺寸吻合的模具中，成型后脫模、修坯，并將坯體干燥至含水量降至0.5%以下，然后將坯體按照常規方法施釉、燒結，制成陶瓷拉邊輪半成品j備用;
步驟二、將步驟一制得的陶瓷拉邊輪半成品置于溫度為700°C的氮化窯中，在
0.015-0.04MPa的壓力下通入氮氣，以3°C /min的升溫速率升溫至1280°C，并在1280°C的溫度保溫7~10h，然后以5°C /min的升溫速率升溫至1450°C，并在1450°C的溫度保溫8h，然后以5°C /min的升溫速率升溫至1500°C，保溫1min后，隨爐冷卻至室溫，制得陶瓷拉邊輪；
步驟三、將制得的陶瓷拉邊輪內外圓磨后進行雙面拋光，使其同心度達到0.005，表面粗糙度達到0.002微米。
[0009]其中，步驟一還體的干燥溫度為100~120°C。
[0010]其中，步驟二通入氮化窯的氮氣中含有0.8-1%的氧氣。
[0011]有益效果:1、本發明制得的拉邊輪，表面粗糙度達到0.002微米，拉邊輪牽引浮在錫槽液面上的高溫玻璃帶時，不會沾染玻璃，不與玻璃液產生反應；經檢測，拉邊輪密度為
1.95-2.00g/cm3、撓度彡 0.5mm，熱膨脹系數為 0.6X10 6/°C (20~1000°C )，在 1100°C高溫下不變形，良好的熱膨脹系數和熱穩定性使得拉邊輪尺寸穩定，從而使得拉邊輪的線速度穩定，利于玻璃生產的穩定，即使在錫槽高溫惡劣工況下也能長期使用。
[0012]2、陶瓷材料的拉邊輪的高溫性能，使得其在使用時，無需另外采取通水冷卻等保護措施，使得工況穩定，不會造成因玻璃板帶的局部溫度過低，影響到玻璃橫向溫差大、不利于玻璃成型的情況發生。
[0013]3、在制備拉邊輪時，氮氣中含有0.8-1%的氧，在高溫水燒結生產氮化硅和賽隆的同時，還部分氧替代氮，生產Si2ON2，而生產的氧化物會固溶到賽隆相中，提高其高溫性能；且在1500 °C，保溫lOmin，部分a -Si3N4轉化為β -Si 3Ν4，兩種氮化硅交織后包裹在SiC表面，阻止外部介質的侵蝕；拉邊輪的抗壓強度> 50MPa，耐磨損，避免了因磨損后的拉邊輪的線速度會因發生變化而出現誤差的缺陷。
[0014]4、本發明制得的拉邊輪中同時含有氮化硅和氮化硼，硅粉在氮氣氣氛下高溫燒結，氮化生成Si3N4，在羧甲基纖維素鈉的作用下，Si3N4與生成的氮化硼結合在一起，使制得的拉邊輪具有良好的機械加工性能，可以采用諸如磨床、鉆銑床、內外圓磨、桁磨、雙面拋光及單面拋光等機加工設備，表面粗糙度達到0.002微米，同心度達到0.005。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明制得的拉邊輪的示意圖。
[0016]附圖標記:1、拉邊輪本體，2、輪齒，3、安裝孔。
【具體實施方式】
[0017]一種玻璃拉邊機用陶瓷拉邊輪，如圖1所示，包括拉邊輪本體I以及環列在拉邊輪本體I外周面上的輪齒2，拉邊輪本體I的中心位置設有安裝孔3，輪齒2沿拉邊機本體I徑向方向的截面呈四棱臺結構，且沿拉邊輪本體I的厚度方向并列有兩個輪齒2，所述的拉邊輪本體I和輪齒2由陶瓷原料采用注漿法一體成型后反應燒結而成的含有玻璃相和賽隆相的結晶混合物，陶瓷原料由重量百分比為25~30%的硅粉、10~20%的硼粉、50~65%的碳化硅以及重量為硅粉、硼粉和碳化硅粉總重量0.5-1%的羧甲基纖維素鈉組成，所述的碳化硅由200目的細粉和74~120微米的顆粒組成，200目顆粒的重量占碳化硅總重量的百分比不小于45% ;其中，輪齒2沿拉邊輪本體I的徑向高度H與拉邊輪本體I的直徑D的比值為1:40，拉邊輪本體I的厚度δ與其直徑D的比值為1:8。
[0018]實施例1
一種玻璃拉邊機用陶瓷拉邊輪的制備方法，包括以下步驟:步驟一、按重量百分比，稱取30%硅粉、20%硼粉、27%粒徑為200目的碳化硅、15%粒徑為74~100微米的碳化硅、8%粒徑為100~120微米的碳化硅以及1%羧甲基纖維素鈉組成的陶瓷原料，另稱取重量為陶瓷原料總重量12%的去離子水，將74~120微米的碳化硅和一半重量的羧甲基纖維素鈉混合后攪拌lOmin，加入200目的碳化硅繼續攪拌5min后，加入硼粉、硅粉和剩余的羧甲基纖維素鈉，攪拌15min后注入與拉邊輪形狀尺寸吻合的模具中。
[0019]由于碳化硅和硅均為瘠性料，自身密度大，懸浮性差，易產生沉淀，使坯體內顆粒分布不均勻。因此，配方中碳化硅采用74~100微米、100~120微米和200目三種粒度，同時加入羧甲基纖維素鈉。然后把經攪拌過的原料從儲漿罐抽入壓力注漿罐中，進行真空處理，注漿罐帶有慢速攪拌機，加壓后泥漿通過管道輸送至澆注臺的石膏模內成型，保持一定的壓力和時間，待吃漿厚度達到要求后，空漿，坯體鞏固后，脫模；
成型后粗修和整形的合格坯體，入儲坯車至干燥室內。干燥室的熱風來自熱風爐或窯爐余熱利用，熱風溫度為120°C，應嚴格控制升溫速度，以免坯體出現變形或開裂，干燥至含水量降至0.5%以下，然后