【摘 要】本文通过对微晶玻璃及其生产工艺发展现状的了解，为适应当前对微晶玻璃的大规模需求，设计出一台高速、高生产率、低成本的微晶玻璃压延成型机。根据总体设计方案，压辊部件采用两压辊垂直倾斜的布置方式。在压辊部件设计时，首先通过对压辊部件工作性状进行了分析，即压辊应具有耐高温、耐腐蚀的能力。接着为提高压辊的高温特性，从压辊材料选择和结构设计两方面进行了深入地探讨。在压辊材料方面，选用高温不锈钢1Cr18Ni9Ti。在结构设计方面，设计中空的压辊，在其内部通水冷却；通过滑动轴承和滚动轴承配对使用，有效的实现了进水管与压辊之间的运动分离；在上辊设计一个螺旋调节机构来调节两压辊之间的距离，从而实现生产不同厚度规格的微晶玻璃。通过对生产实际的实地考察，证明此设计方案能有效地提高压辊部件的高温特性。
【关键词】微晶玻璃；压延；压辊；高温特性
Glass Ｃeramic Ｒolling Ｓhaper Design of the Ｄrag Ｒoll Ｐart
【Abstract】This article is to design a high speed, high productivity and low cost glass ceramic rolling shaper to adapt current large-scale demand of glass ceramic, after understanding the present situation of glass ceramic and its production craft development．According to the overall project design, two drag roll vertical bank arrangement is used to the drag roll part .When designing the drag roll part, first work character of the drag roll part, high temperature resistance and corrosion resistance, is carried on the analysis． Then in order to enhance high temperature characteristic of the drag roll part ,two aspects, the choice of drag roll material and the design of the structural , are discussed thoroughly. In the drag roll material aspect, high temperature stainless steel 1Cr18Ni9Ti is selected. In structural design aspect, spatial drag roll is designed, which cooling with the water inside． Through the pair use of sliding bearing and rolling bearing, the water inlet pipe and drag roll movement effectively separated．A screw control element in the upper roll is designed to adjust the distances between two drag rolls, thus different thickness of glass ceramic can be produced．According to on-the-spot investigation , this design was proved effectively enhanced high temperature characteristic of the drag roll part．
【Key words】Ｇlass ceramic；Ｒolling；Ｔhe drag roll part；Ｈigh temperature characteristic
０ 引言
微晶玻璃又名玻璃陶瓷（glass ceramic）或微晶陶瓷,是新型微晶材料的一種，将加有成核剂(个别也可不加)的特定组成的基础玻璃或其它材料在加热过程中进行控制晶化而得到的一种含有大量微晶体和玻璃体均匀分布的复合固体材料。它兼有玻璃和陶瓷的优点,具有许多常规材料难以达到的优异性能，如高机械强度、低电导性、良好的可加工性、耐化学腐蚀等。微晶玻璃主要有四种工艺方法：压延法、烧结法、浮法和渗胶—凝胶法。压延法生产微晶玻璃是指将原材料（矿渣）按一定化学组成的配合料熔化成矿渣玻璃，经成型机成型为制品后，再经过热处理过程生长成微晶玻璃结晶材料。其生产工艺流程如下:配合料制备→玻璃熔制→压延成型→热处理→冷加工→成品。
国内压延法生产建筑微晶玻璃起始于20世纪80年代中后期，通过技术交流方式，获得了一些微晶玻璃压延成型机的设计资料，在此基础上进行改进设计。目前我国对建筑微晶玻璃的发展速度较快，现已初具规模。但在生产和市场方面仍存在着微晶玻璃的生产技术和工艺尚不完善，综合能耗高等问题。
设计的原始参数：
本次设计是根据国内微晶玻璃生产中存在的问题，设计一台高速、高生产率和低成本的微晶玻璃压延成型机。此设备生产的微晶玻璃幅宽为0.9m，厚度在8～14ｍｍ之间，预计出料速度在20～100m/h，年产量：70万ｍ２，比重：2.7g/cm3,合格率：90%，成品率：70%。
１ 总体设计方案的拟定
压延法是指两个压辊将从玻璃窑炉里出来的熔融态玻璃液辊压成型的生产方式，压延生产方式具有生产效率高，生产工艺简单等优点，能够实现连续压延而具有更高的生产率，在微晶玻璃生产行业里得到广泛应用。压延机根据两个压辊的布置方式不同可分为三类：即水平布置、垂直对正布置和倾斜布置。水平布置方式在成型玻璃板引辊的牵引下即可实现退火等热处理。但是其垂直方向的尺寸比较大，布置困难。而且两压辊应安置在玻璃窑炉内，工作环境恶劣，冷却困难，不利于维修。垂直对正布置方式对成型玻璃板引出较为方便，但是对玻璃液的引入困难。倾斜布置方式对玻璃液的引入和引出均較方便，故本次设计采用倾斜布置方式如图1所示：
图1 压辊的布置方式
根据以上对压延成型机的分析，本次设计采用压辊垂直倾斜布置方式。根据设计原始参数，本压延成型机应包括压辊支架、上辊调节机构、机架、整机的上下调节机构、出料槽和机座。现具体拟定设计方案如图2所示：
1－电动机 2－下辊 3－上辊 4－上辊调节机构
图2 总体布局图主视图
根据设计原始参数，本压延成型机应包括压辊支架、上辊调节机构、机架、整机的上下调节机构、出料槽和机座等。
２ 压辊结构设计及材料选则
压辊是压延成型机的工作部件，它直接将玻璃辊压成型。熔融态微晶玻璃可达1300℃并且具有弱酸腐蚀性，故压辊承受着玻璃液的高温和腐蚀。为提高产品的质量，压辊部件在结构设计和材料选择是要能够提高压辊的高温特性。
２.1 结构设计
为提高压辊的高温特性，我们考虑对压辊内通冷却液进行冷却。按生产实际中用冷却水作为冷却液，效果较好，因此我们选用冷却水作为冷却液。但是压辊在工作时，冷却水进水管不能随压辊一起运动，而且冷却系统的密封要良好。所以在结构设计是运动分离和密封成为主要要解决的问题。
因为上下辊工作原理相同、结构相似，现只对上辊结构设计进行讨论。根据总体布局图及上辊结构设计时解决的问题，设计出上辊结构如图3，下辊结构如图４：
1-管接头 2-锥接头 3-左半轴 4-上辊调节机构
5-铜垫圈 6-辊筒 7-连接法兰 8-右半轴 9-上辊支架
图３ 上辊结构
1-管接头 2-锥接头 3-左半轴 4-连接法兰
5-辊筒 6-导水管 7-铜垫圈 8-右半轴
图４ 下辊结构
下面对方案的可行性进行分析：
（a）运动分离。从图中可见，左右半轴与支架之间通过滑动轴承实现了运动分离；管接头与锥接头之间通过滚动轴承实现了运动分离。
（b）密封。管接头与锥接头因离压辊工作区较远，故它们之间采用通用的毡圈密封即可。锥接头与左右半轴之间通过锥接头本身的锥度即可实现密封。左右半轴与连接法兰之间采用焊接，故不存在泄漏。考虑到辊筒是易损件，上辊更换相对频繁，而且将上辊进行雕刻就可以生产压花玻璃等其它规格的玻璃，为了降低更换成本辊筒与连接法兰之间不宜采用焊接；该处密封离工作区较近，不宜采用通用的橡胶垫圈密封；此处采用铜垫圈有效的解决了以上问题。
（c）本方案中锥接头的使用，使更换辊筒时无需拆卸管接头与锥接头之间的联接，既提高了更换效率，又使滚动轴承免去频繁拆卸，从而提高它们之间联接的可靠性。
（d）为能生产出各种厚度规格的微晶玻璃，在上辊设计一螺旋调节机构来调节上下辊之间的距离。因为此调节只在更换产品规格时使用，故采用人工调节方式。
综上分析，此方案能够满足设计要求。
２.2 压辊材料选择
根据前面分析，压辊的材料应该具有耐高温、耐腐蚀性的能力。经过查阅资料，高温不锈钢1Cr18Ni9Ti能耐约1000℃的高温，但是对辊筒再通水冷却就能（下转第237页）（上接第197页）够满足此要求。株洲玻璃厂的压延机辊筒采用该材料并对辊筒通水冷却取得良好的效果。因此我们选用1Cr18Ni9Ti作为辊筒的材料。
３ 结论
传动系统采用两级传动。第一级用减速器传动；第二级采用链传动。因为本设计对象是以传递动力为主，不宜采用带传动；且传递距离较远，不宜采用齿轮传动；结合设计对象以上两特点，所以第二级采用链传动。采用链传动时，我们用一条链条将上下压辊与减速器输出轴连在一起，使上下压辊的转速比保持稳定。通过对压辊的变形和各主要零件进行强度校核计算，上下压辊的变形量均小于0.5mm，在误差的允许范围内，各主要部件的强度均满足设计要求。
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［责任编辑：王迎迎］