[发明专利]在表面上具有至少一个涂层的用于辊式炉的辊

说明书

用于辊式炉的辊，其具有辊基体和在表面上的涂层，其中所述涂层具有至少一个包含如下的层：10.0–30.0重量%的Si，10.0–30.0重量%的Al(OH)₃，1.0–3.0重量%的B₄C，0.5–1.5重量%的Y₂O₃，0.1–1.0重量%的Fe₂O₃，和余量的Al₂O₃。

本发明涉及经涂覆的陶瓷辊基体，其特别是用于将经AlSi涂覆的板热成型的辊式炉中，以及涉及制造经涂覆的辊基体的方法。本发明还涉及用于制造这种具有非氧化物涂层的辊的方法。

通过在汽车制造中将车身部件热成型，可以在由于省略制造步骤的较少制造成本的情况下和在较少材料使用的情况下同时制造更好固化的材料。为此，将预成型的部件在炉中加热至900℃至1000℃，通过工业机器人置于压机中，并在大约700℃下压制成所需的形状。

作为防止生成氧化皮的保护和作为合金成分，将金属板用AlSi保护层涂覆。主要用于加热该板的是辊式炉，其中钢板通常直接放置在辊上，或者替代地放置在物品载体中运输通过辊式炉。在将经AlSi涂覆的钢板加热至900℃至约1000℃时，发生AlSi保护层的软化，随后在与辊材料接触时发生接触腐蚀。

可能的腐蚀机理是AlSi扩散到辊的多孔结构中，AlSi粘附到辊表面或者与辊材料发生化学转化形式的反应。如果AlSi扩散到辊结构中，则由于辊基质、渗透的AlSi和由腐蚀所致的反应产物之间的膨胀系数的差异而引起热应力，随后引起辊表面上的剥落或辊破裂。AlSi在辊材料上的粘附可能累积高达几毫米，由此导致在运输通过炉的过程中钢板位移，随后导致经纤维衬里的炉壁的损坏或者在通过工业机器人接收板时出现问题。

对于在 600℃的温度下操作的辊式炉，由于耐热性、抗蠕变性和耐温变性，陶瓷辊是必需的。

从DE 102011051270 A1中已知一种用于辊式炉的辊，其具有陶瓷辊基体，其中辊基体配备有氧化物承载面涂层。该承载面涂层含有至少一种选自Al₂O₃、ZrO₂、Cr₂O₃、Y₂O₃、SiO₂、CaO、MgO、K₂O、TiO₂和/或FeO的氧化物，其含量为至少50重量%。

从EP 2703759 A1中已知一种用于炉的承载装置，在其中将金属工件热成型。该承载装置具有由热稳定的金属氧化物或金属氮化物，例如氧化铝、氧化硼或氮化硼制成的表面。

在DE 102011051270 A1和EP 2703759 A1中描述了作为涂料的SiO₂。这里描述的措施不能防止腐蚀，因为SiO₂被非铁金属的熔体润湿和因此可将SiO₂还原成金属硅。SiO₂经常对于涂层用作陶瓷粘合剂或者经常作为玻璃相以痕量存在。

EP 0750169 A1描述了一种用于辊式炉的辊的模具，其可用于烧制瓷砖。已知基于氧化铝、富铝红柱石、石英物料的陶瓷辊，但它们对AlSi合金不耐腐蚀。在基于SiC的辊中，特别是在非氧化结合的SiC中，例如氮化物结合的SiC或N-SiC中，虽然没有观察到渗透或与辊结构的反应，但是发生结垢（Aufwachsungen）。

所述承载面涂层应降低辊相对于AlSi金属熔体的可润湿性。辊的承载面应由于该承载面涂层而非常光滑并且少孔。众所周知，该涂层的承重表面含有至少50重量%的至少一种氧化物，例如氧化铝、氧化锆、氧化铬、氧化钇、氧化硅、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钛和/或氧化铁。