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1、陶瓷辊道窑的烧成制度陶瓷辊道窑的烧成制度 李李 萍萍 2013年年5月月 第二讲第二讲 目前 在我国经济快速发展目前 在我国经济快速发展 能源相对缺乏的 能源相对缺乏的 情况下降低能耗提高经济效益成为任何企业的情况下降低能耗提高经济效益成为任何企业的 首要任务 特别是能源消耗大户首要任务 特别是能源消耗大户 陶瓷企业陶瓷企业 更是如此 更是如此 自从上个世纪自从上个世纪80年代初年代初辊道窑辊道窑投入我国陶瓷工投入我国陶瓷工 业使用以来 各个陶瓷企业的产品质量和产量业使用以来 各个陶瓷企业的产品质量和产量 都有了大幅度的提高并显著降低了能耗 特别都有了大幅度的提高并显著降低了能耗 特别 是近年
2、来宽断面辊道窑的使用是近年来宽断面辊道窑的使用 发展 发展 使得陶 使得陶 瓷产品的质量与产量又进一步大大提高 瓷产品的质量与产量又进一步大大提高 陶瓷辊道窑概述陶瓷辊道窑概述 截面小 窑内温度均匀 截面小 窑内温度均匀 产品质量好产品质量好 适合快速烧成 适合快速烧成 产量大 产量大 能耗低能耗低 机械化 自动化程度高 机械化 自动化程度高 又称又称辊底窑辊底窑 主要用于 主要用于瓷砖等陶瓷建材的生产 辊瓷砖等陶瓷建材的生产 辊 道窑是连续烧成的窑 以转动的辊子作为坯体运载道窑是连续烧成的窑 以转动的辊子作为坯体运载 工具的隧道窑 陶瓷产品放置在许多条间隔很密的工具的隧道窑 陶瓷产品放置在许
3、多条间隔很密的 水平耐火辊子上 靠辊子的转动水平耐火辊子上 靠辊子的转动使陶瓷从窑头传送使陶瓷从窑头传送 到窑尾 故而称为辊道窑 到窑尾 故而称为辊道窑 辊道窑 辊道窑 roller hearth kiln 的定义 的定义 辊道窑的主要优点辊道窑的主要优点 1 1 窑体 窑墙 窑顶 窑底 窑体 窑墙 窑顶 窑底 2 2 燃烧装置 主要由烧嘴 燃料供应设备及管线 燃烧装置 主要由烧嘴 燃料供应设备及管线 3 3 排烟装置 包括排烟风机 烟囱及排烟管道等 排烟装置 包括排烟风机 烟囱及排烟管道等 4 4 冷却系统 包括助燃风机 急冷 缓冷风机 冷却系统 包括助燃风机 急冷 缓冷风机 窑尾冷却风机及
4、相应的管道系统窑尾冷却风机及相应的管道系统 5 5 传动系统 包括辊子及驱动装置 窑炉的进 传动系统 包括辊子及驱动装置 窑炉的进 出窑机构及必要的储坯系统出窑机构及必要的储坯系统 6 6 自控装置 包括窑炉的温度 压力检测装置 自控装置 包括窑炉的温度 压力检测装置 自动控制及调节装置自动控制及调节装置 辊道窑的结构辊道窑的结构 单层结构的辊道窑 单层结构的辊道窑 典型陶瓷辊道窑的结构典型陶瓷辊道窑的结构 辊道窑烧成制度辊道窑烧成制度 烧成制度 烧成过程中各阶段气氛 温度及其温烧成制度 烧成过程中各阶段气氛 温度及其温 度变化速率的具体要求 包括温度制度 气氛制度变化速率的具体要求 包括温度
5、制度 气氛制 度和压力制度 其中温度制度是核心 度和压力制度 其中温度制度是核心 烧成工序是陶瓷生产过程中最重要的工序之一 烧成工序是陶瓷生产过程中最重要的工序之一 制定科学合理的烧成制度并准确执行 是产品质制定科学合理的烧成制度并准确执行 是产品质 量的重要保证 量的重要保证 预热带的温度制度预热带的温度制度 1 1 室温 室温 350 350 预干区 预干区 1 1 主要特征 主要特征 利用窑头预热区的热烟气来对坯体进行加热 其整个反利用窑头预热区的热烟气来对坯体进行加热 其整个反 应过程基本集中在窑炉的第一和第二组排烟支管处 应过程基本集中在窑炉的第一和第二组排烟支管处 此阶段反应主要是
6、排除坯体中的吸附水 坯体不发生化此阶段反应主要是排除坯体中的吸附水 坯体不发生化 学变化 只发生体积收缩 气孔率增加等物理变化 学变化 只发生体积收缩 气孔率增加等物理变化 2 2 控制要点 控制要点 此阶段要避免急速升温 以防止坯体内水分挥发过快 此阶段要避免急速升温 以防止坯体内水分挥发过快 导致坯体内应力释放不均而引起裂纹或炸坯 导致坯体内应力释放不均而引起裂纹或炸坯 要保持负压状态 且压力分布要均匀 以利排气排湿 要保持负压状态 且压力分布要均匀 以利排气排湿 控制好入窑坯体水分 不要过高 尽可能控制好入窑坯体水分 不要过高 尽可能 1 5 此阶段的控制主要是调整窑头相应区域的抽力 近
7、窑头此阶段的控制主要是调整窑头相应区域的抽力 近窑头 的挡火板的高度等 的挡火板的高度等 2 2 350350 700 700 预热区 预热区 1 1 主要特征 主要特征 此阶段利用窑头预热区的热烟气来对坯体进行加热 其整个反应此阶段利用窑头预热区的热烟气来对坯体进行加热 其整个反应 过程基本集中在窑炉的后部排烟支管处及整个传统窑炉结构的低过程基本集中在窑炉的后部排烟支管处及整个传统窑炉结构的低 箱位处 箱位处 坯体中各种有机物开始排除 挥发 坯体中各种有机物开始排除 挥发 坯体中的晶体重组 分子间的结晶水被排除 坯体收缩 气孔率坯体中的晶体重组 分子间的结晶水被排除 坯体收缩 气孔率 增大
8、失重迅速增加 粘土结晶结构破坏 强度降低 增大 失重迅速增加 粘土结晶结构破坏 强度降低 在在573 时坯体发生石英的晶型转变 并伴有急剧的体积膨胀 时坯体发生石英的晶型转变 并伴有急剧的体积膨胀 此阶段要严格控温 否则会产生裂纹 此阶段要严格控温 否则会产生裂纹 2 2 控制要点 控制要点 在在500 600 之间应略放慢升温速率 保证石英晶型安全转换 之间应略放慢升温速率 保证石英晶型安全转换 保持负压 保持负压 此阶段的控制也主要是调整窑头相应区域的抽力 近窑头挡火板此阶段的控制也主要是调整窑头相应区域的抽力 近窑头挡火板 的高度 前后各支闸的合理开度分配 上下第一组烧嘴开度的位的高度
9、前后各支闸的合理开度分配 上下第一组烧嘴开度的位 置等 置等 烧成带的温度制度烧成带的温度制度 3 3 700700 1050 1050 氧化分解区 氧化分解区 1 1 主要特征 主要特征 热能主要来自底枪燃烧产生的高温气体和高温区热气体 此阶段热能主要来自底枪燃烧产生的高温气体和高温区热气体 此阶段 也是坯体反应过程的最大耗能阶段 通过观察 此区域的烧嘴压也是坯体反应过程的最大耗能阶段 通过观察 此区域的烧嘴压 力较高 快烧时 有时局部较难升温 坯体中的有机物 碳酸力较高 快烧时 有时局部较难升温 坯体中的有机物 碳酸 盐主要集中在该阶段进行分解和氧化 盐主要集中在该阶段进行分解和氧化 有大
10、量的有大量的CO CO2 H2O等气体 坯体内有冒烟及燃烧现象 等气体 坯体内有冒烟及燃烧现象 坯体表面开始出现液相 颗粒重新排列并填充间隙 坯体逐渐致坯体表面开始出现液相 颗粒重新排列并填充间隙 坯体逐渐致 密 密 若此阶段坯体内的碳素或有机物未完全燃烧和氧化就会产生发蓝若此阶段坯体内的碳素或有机物未完全燃烧和氧化就会产生发蓝 或黑心 或固定位置的密集黑点杂质 或黑心 或固定位置的密集黑点杂质 若此阶段辊道上层与下层的温度控制不合理 会导致坯体产生过若此阶段辊道上层与下层的温度控制不合理 会导致坯体产生过 度上弯或下耷的变形 度上弯或下耷的变形 如果在正压及还原气氛中烧成 会导致坯体呈灰蓝或
11、黑灰色 对如果在正压及还原气氛中烧成 会导致坯体呈灰蓝或黑灰色 对 色料的发色有影响 色料的发色有影响 2 2 控制要点 控制要点 一旦控制不合理 极易出现黑心 发蓝 针孔 变形 气一旦控制不合理 极易出现黑心 发蓝 针孔 变形 气 泡 阴阳色等缺陷 此阶段必须保证有较长的时间及充足泡 阴阳色等缺陷 此阶段必须保证有较长的时间及充足 的氧化气氛 使坯体得以充分的分解和氧化 的氧化气氛 使坯体得以充分的分解和氧化 其氧化的效果取决于坯体的大小和厚度及压制过程中的致其氧化的效果取决于坯体的大小和厚度及压制过程中的致 密度 上下及两侧温度的均匀性 密度 上下及两侧温度的均匀性 必须在负压和氧化气氛中
12、烧成 以利于坯体发色及排气通必须在负压和氧化气氛中烧成 以利于坯体发色及排气通 畅 畅 此阶段烟气温度大于坯体温度 坯体主要通过对流和辐射此阶段烟气温度大于坯体温度 坯体主要通过对流和辐射 两种方式获得热量 两种方式获得热量 主要通过调节排烟总闸及各支闸的开度和各区域上下层的主要通过调节排烟总闸及各支闸的开度和各区域上下层的 挡火板 挡火墙的高度来实现调控的目的 挡火板 挡火墙的高度来实现调控的目的 此阶段要特别注意上层温度的控制 避免表层过早熔融使此阶段要特别注意上层温度的控制 避免表层过早熔融使 坯体内的气体不能排出而产生针孔或发蓝 砖坯表层张应坯体内的气体不能排出而产生针孔或发蓝 砖坯表
13、层张应 力不同而产生上弯或下耷变形 力不同而产生上弯或下耷变形 4 4 1050 1050 最高烧成温度 烧成区 最高烧成温度 烧成区 1 1 主要特征 主要特征 由于各种陶瓷性质及所用原料 配方不同 其最高烧成由于各种陶瓷性质及所用原料 配方不同 其最高烧成 温度也不同 温度也不同 此阶段坯体中的液相大量出现 并填充到石英骨架中 此阶段坯体中的液相大量出现 并填充到石英骨架中 使坯体气孔率下降 强度增加 从而达到烧结 体积收使坯体气孔率下降 强度增加 从而达到烧结 体积收 缩最大 缩最大 如果此阶段玻璃相产生过多 会软化坯体中的石英骨架如果此阶段玻璃相产生过多 会软化坯体中的石英骨架 从而出
14、现高温变形 因此要防止过烧 从而出现高温变形 因此要防止过烧 由于墙地砖的使用性能很大程度上取决于坯体的烧结程由于墙地砖的使用性能很大程度上取决于坯体的烧结程 度及最高温度 而烧成区是使产品达到足够机械强度和度及最高温度 而烧成区是使产品达到足够机械强度和 要求的关键区域 因此这个区域的控制至关重要 要求的关键区域 因此这个区域的控制至关重要 2 2 控制要点 控制要点 为稳定色差并阻止坯体内继续排气而产生针孔 烧成带中部一般为稳定色差并阻止坯体内继续排气而产生针孔 烧成带中部一般 取零压或微正压 一般高温区的辊上零压住控制在开始保温区处 取零压或微正压 一般高温区的辊上零压住控制在开始保温区
15、处 而下零压位则相对滞后而下零压位则相对滞后2 5区 最高正压一般控制在区 最高正压一般控制在3 5Pa 同 同 时 在氧化气氛中操控有助于坯体发色和减少色差 时 在氧化气氛中操控有助于坯体发色和减少色差 如果正压过大 易形成局部蓄热过高而造成断棒增多 且大量的如果正压过大 易形成局部蓄热过高而造成断棒增多 且大量的 热量向外逸出 使操作环境恶化 能耗增加 相反 如果为负压 热量向外逸出 使操作环境恶化 能耗增加 相反 如果为负压 过多的冷空气吸入窑内 将导致同一截面的温差增大 从而造成过多的冷空气吸入窑内 将导致同一截面的温差增大 从而造成 产品出现阴阳色或尺寸不统一的缺陷 同时也增加了能耗
16、 产品出现阴阳色或尺寸不统一的缺陷 同时也增加了能耗 烧成区的温度控制主要是通过调节各区喷枪的风 气比例以及该烧成区的温度控制主要是通过调节各区喷枪的风 气比例以及该 区域的挡火板 墙的高度来实现的 区域的挡火板 墙的高度来实现的 必须学会看砖烧砖 灵活及时地调整烧成制度 如采取产品上限必须学会看砖烧砖 灵活及时地调整烧成制度 如采取产品上限 温度烧成 则高火保温时间可适当缩短 达到快烧的目的 反之 温度烧成 则高火保温时间可适当缩短 达到快烧的目的 反之 保温时间要长些 以确保性能达标 否则极易产生过火 生烧及保温时间要长些 以确保性能达标 否则极易产生过火 生烧及 变形等现象 变形等现象 冷却带的温度制度冷却带的温度制度 5 5 止火温度 止火温度 650 650 急冷区 急冷区 1 1 主要特征 主要特征 坯体处于有较多液相的塑性阶段 受力必须均匀且避免撞压 否坯体处于有较多液相的塑性阶段 受力必须均匀且避免撞压 否 则极易产生变形 此阶段快速冷却所产生的热应力被坯体中的残则极易产生变形 此阶段快速冷却所产生的热应力被坯体中的残 余液相缓冲 快冷不会开裂 余液相缓冲 快冷不会开裂
