CN108917388A - 一种用于生产发泡陶瓷制品的辊道窑 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于生产发泡陶瓷制品的辊道窑，包括窑室，所述窑室包括预热升温区、氧化分解区、发泡烧成区和急冷缓冷区；所述急冷缓冷区包括平行设置的至少两组冷却室，所述发泡烧成区与冷却室之间通过摆渡车运输待处理的发泡陶瓷制品；所述预热升温区、氧化分解区和发泡烧成区的传输速率高于所述急冷缓冷区的传输速率。本发明辊道窑在提高生产效率的前提下，仍能保证发泡陶瓷在急冷缓冷段有足够的冷却时间，热应力释放完全，提高发泡陶瓷优等率。

Description

一种用于生产发泡陶瓷制品的辊道窑

技术领域

本发明涉及发泡陶瓷的技术领域，特别涉及一种用于生产发泡陶瓷制品的辊道窑。

背景技术

发泡陶瓷作为新型保温建筑材料，具有强度高、保温隔热、吸引降噪等优点，在越来越多的领域得以应用。目前，发泡陶瓷多采用隧道窑或者传统辊道窑烧制。具体来说，采用隧道窑烧成，多将发泡陶瓷原料布料于匣体，匣体分层放置于窑车上，多个窑车相互贴近沿轨道在隧道窑中通过预热升温段、氧化分解段、发泡烧成段和冷却段后出窑。采用这种烧制方法，自动化程度较低，多个环节需要人工操作完成，人工成本较高。另一方面，人为因素将影响发泡陶瓷的产品质量。

采用传统辊道窑烧制，也需将发泡陶瓷原料布料于匣体，只能单层烧制，匣体在辊棒上运动，依此通过预热升温段、氧化分解段、发泡烧成段和冷却段后出窑。然而，发泡陶瓷在发泡烧成后，需要进行急冷处理，在急冷带，此时坯体中存在熔融液相，可以直接吹风冷却而不会导致开裂。现有的发泡陶瓷多数是在快速冷却带将烧制产品的温度快速降低到800℃以下再进行缓慢冷却，例如公开号为CN 107906950 A公开的一种烧制发泡陶瓷用缓冷辊道窑。

然而，此冷却机制容易造成发泡陶瓷内外温度不一致，产生热应力，影响产品质量。而且，急冷后再缓慢冷却，冷却时间长，生产效率较低。若缩短冷却时间，易造成发泡陶瓷热应力释放不完全，次品率较高等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于生产发泡陶瓷制品的辊道窑，在提高生产效率的前提下，仍能保证发泡陶瓷在急冷缓冷段有足够的冷却时间，热应力释放完全，提高发泡陶瓷优等率。

为达到上述技术效果，本发明提供了一种用于生产发泡陶瓷制品的辊道窑，包括窑室，所述窑室包括预热升温区、氧化分解区、发泡烧成区和急冷缓冷区，所述预热升温区、氧化分解区、发泡烧成区和急冷缓冷区内通过传输机构运输待处理的发泡陶瓷制品；

所述急冷缓冷区包括平行设置的至少两组冷却室，所述发泡烧成区与冷却室之间通过摆渡车运输待处理的发泡陶瓷制品；

所述预热升温区、氧化分解区和发泡烧成区的传输速率高于所述急冷缓冷区的传输速率。

作为上述方案的改进，所述传输机构为辊棒输送装置，所述辊棒输送装置包括辊棒和辊棒传动机构，所述预热升温区、氧化分解区和发泡烧成区的辊棒的转动速度高于所述急冷缓冷区的辊棒的转动速度。

作为上述方案的改进，所述预热升温区、氧化分解区和发泡烧成区的传输速率一致，所述预热升温区、氧化分解区和发泡烧成区的辊棒的转动速度为V₁，所述急冷缓冷区的辊棒的转动速度V₂，所述冷却室的组数为n，则V₂=V ₁/n。

作为上述方案的改进，每个冷却室的功能设置一样；

且每个冷却室的辊棒由辊棒传动机构带动其做同步周期性往返转动，每个冷却室的辊棒的转动速度一样。

作为上述方案的改进，所述氧化分解区包括氧化分解段和第一保温段，氧化分解后的发泡陶瓷制品经过所述第一保温段的时间为20-40min。

作为上述方案的改进，所述发泡烧成区包括发泡烧成段和第二保温段，所述发泡烧成段设有加热装置和控温装置，以使氧化分解后的发泡陶瓷制品以≤1℃/min的速率升温；

发泡烧成后的发泡陶瓷制品经过所述第二保温段的时间为20-40min。

作为上述方案的改进，所述急冷缓冷区包括急冷段、第三保温段和缓冷段，所述第三保温段设有控温装置和加热装置，用于将急冷后的发泡陶瓷制品的温度维持在850-900℃，以使发泡陶瓷制品的内表面温度和外表面温度一致。

作为上述方案的改进，所述发泡烧成区的出口处和所述急冷缓冷区的进口处均安装有自动开合炉门和位置探测器，所述位置探测器检测到摆渡车运动到设定位置，自动开合炉门则自动控制炉门的开启和关闭。

作为上述方案的改进，所述摆渡车上安装有自动开合炉门以及用于探测自动开合炉门工作状态的第一位置探测器和用于探测匣体位置的第二位置探测器。

作为上述方案的改进，所述摆渡车内部设有辊棒输送装置，所述摆渡车外部设有用于控制辊棒输送装置的启停和传输速度的控制启停装置。所述摆渡车内辊棒输送装置的下方以及其上放置匣钵的上方分别设置有至少一排电加热装置，每排电加热装置由若干根与辊棒输送装置中的辊棒平行的电加热元件组成。

实施本发明具有如下有益效果：

本发明辊道窑包括窑室，窑室包括预热升温区、氧化分解区、发泡烧成区和急冷缓冷区，其中，急冷缓冷区包括平行设置的至少两组冷却室，通过平行增加急冷缓冷区的箱体组数，提高其他工作区辊棒的转动速度，而不改变急冷缓冷区辊棒的转动速度。采用摆渡车实现发泡陶瓷在发泡烧成区和急冷缓冷区之间的传递，进而保证发泡陶瓷在急冷缓冷区有充足的冷却时间，使得发泡陶瓷内外表面的温度基本趋于一致，去除温度梯度引起的热应力，保证热应力释放完全，从而提高发泡陶瓷优等率，并进一步提高发泡陶瓷的生产效率。

附图说明

图1是本发明辊道窑的示意图；

图2是本发明窑车的示意图；

图3是本发明氧化分解区的示意图；

图4是本发明发泡烧成区的示意图；

图5是本发明急冷缓冷区的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。

本发明提供了一种用于生产发泡陶瓷制品的辊道窑，所述发泡陶瓷制品既可以是发泡陶瓷板、发泡陶瓷砖，还可以是其他形式的发泡陶瓷制品。

如图1所示，辊道窑包括窑室，所述窑室包括进料区1、预热升温区2、氧化分解区3、发泡烧成区4和急冷缓冷区6，所述预热升温区1、氧化分解区2、发泡烧成区3和急冷缓冷区4内通过传输机构运输待处理的发泡陶瓷制品；

所述急冷缓冷区6包括平行设置的至少两组冷却室60，所述发泡烧成区4与冷却室60之间通过摆渡车5运输待处理的发泡陶瓷制品；

所述预热升温区2、氧化分解区3和发泡烧成区4的传输速率高于所述急冷缓冷区6的传输速率。

优选的，所述传输机构为辊棒输送装置，所述辊棒输送装置包括辊棒和辊棒传动机构，所述预热升温区2、氧化分解区3和发泡烧成区4的辊棒的转动速度高于所述急冷缓冷区6的辊棒的转动速度。本发明提高预热升温区2、氧化分解区3和发泡烧成区4的辊棒的转动速度，而不改变急冷缓冷区6辊棒的转动速度，在提高生产效率的前提下，仍能保证发泡陶瓷在急冷缓冷段有足够的冷却时间，热应力释放完全，提高发泡陶瓷优等率。

所述预热升温区2、氧化分解区3和发泡烧成区4的传输速率一致，所述预热升温区、氧化分解区和发泡烧成区的辊棒的转动速度为V₁，所述急冷缓冷区的辊棒的转动速度V₂，所述冷却室的组数为n，则V₂=V ₁/n。优选的，所述急冷缓冷区6包括平行设置的2-6组冷却室60。更佳的，所述急冷缓冷区6包括平行设置的2-4组冷却室60。

在图1所示的实施例中，所述急冷缓冷区6包括平行设置的3组冷却室60，预热升温区、氧化分解区和发泡烧成区的辊棒的转动速度为V₁，急冷缓冷区的辊棒的转动速度V₂/3。

本发明将急冷缓冷区的辊棒的转动速度V₂设为V₁/n，降低急冷缓冷区的传输速率，进而保证发泡陶瓷在急冷缓冷区有充足的冷却时间，使得发泡陶瓷内外表面的温度基本趋于一致，去除温度梯度引起的热应力，保证热应力释放完全，从而提高发泡陶瓷优等率。

急冷缓冷区由多个功能完全相同的若干个冷却室平行放置构成，且每个冷却室的辊棒由辊棒传动机构带动其做同步周期性往返转动，每个冷却室的辊棒的转动速度一样，便于实现辊道窑的自动化批量化生产。

需要说明的是，本发明进料区1、预热升温区2、氧化分解区3、发泡烧成区4和急冷缓冷区6的其他结构设置，可以参照现有技术。

为了更好地实现辊道窑的自动化智能生产，发泡烧成区4、急冷缓冷区6、摆渡车5上设有自动开合炉门和多种功能探测器。

具体的，所述发泡烧成区4的出口处和所述急冷缓冷区6的进口处均安装有自动开合炉门和位置探测器，所述位置探测器检测到摆渡车运动到设定位置，自动开合炉门则自动控制炉门的开启和关闭。其中，所述位置探测器优选为红外位置探测器，利用红外线为介质，可以精准地检测摆渡车的运动位置。

如图2所示，所述摆渡车5上安装有自动开合炉门8以及用于探测自动开合炉门工作状态的第一位置探测器7和用于探测匣体位置的第二位置探测器9。所述第一位置探测器7优选为红外位置探测器，利用红外线为介质，可以精准地检测摆渡车的运动位置。所述第二位置探测器9用于探测匣体位置，匣体用于放置发泡陶瓷制品。

所述摆渡车5内部设有辊棒输送装置，所述摆渡车5外部设有用于控制辊棒输送装置的启停和传输速度的控制启停装置（图中未示出）。所述控制启停装置将辊棒转动速度分为快、慢两种：摆渡车移动至急冷缓冷区6时，摆渡车内辊棒转动速度为慢速；摆渡车移动至发泡烧成区4时，摆渡车5内辊棒转动速度为快速。这样更有利于提高生产效率，降低成本。

当盛放发泡陶瓷制品的匣体移动至发泡烧成区4的末端时，摆渡车5运动至发泡烧成区4，红外位置探测器发出信号，摆渡车5与发泡烧成区4相邻一侧的炉门同时打开，摆渡车5内辊棒开始运动。待匣体全部进入摆渡车5内部，匣体位置探测器发出信号，摆渡车5内辊棒停止转动，摆渡车5与发泡烧成区4相邻一侧的炉门关闭。摆渡车5移动至急冷缓冷区6，红外位置探测器发出信号，摆渡车5与急冷缓冷区6相邻一侧的炉门打开，摆渡车5内辊棒开始运动。待匣体全部移出摆渡车5，摆渡车5内匣体位置探测器发出信号，摆渡车5辊棒停止转动，摆渡车5与急冷缓冷区6相邻一侧的炉门关闭。摆渡车重复以上工作。

所述摆渡车5内辊棒输送装置的下方以及其上放置匣钵的上方分别设置有至少一排电加热装置，每排电加热装置由若干根与辊棒输送装置中的辊棒平行的电加热元件组成。

摆渡车设有加热装置，可以保证发泡陶瓷制品在进入摆渡车后，其温度可以基本保持恒定，避免温度波动过大产生热应力，从而影响产品质量。

需要说明的是，所述摆渡车5优先采用电加热，而预热升温区2、氧化分解区3、发泡烧成区4和急冷缓冷区6可采用电加热或者燃气加热。

本发明提高了预热升温区2、氧化分解区3和发泡烧成区4的辊棒的转动速度，而不改变急冷缓冷区6辊棒的转动速度，如何在缩短预热升温区2、氧化分解区3和发泡烧成区4的工作时间的前提下,仍能保证发泡陶瓷具有良好的质量，此为本发明的关键。为此，本发明进一步限定了氧化分解区3、发泡烧成区4、急冷缓冷区6的温度时间控制机制，具体如下：

如图3所示，所述氧化分解区3包括氧化分解段31和第一保温段32，氧化分解后的发泡陶瓷制品经过所述第一保温段32的时间为20-40min，进一步优选为30min。

本发明在氧化分解区3额外设置第一保温段32，可以使原料中的杂质充分反应，使得低温气体排尽，而且，经过第一保温段32，发泡陶瓷制品的内外温度可以趋于一致。

如图4所示，所述发泡烧成区4包括发泡烧成段41和第二保温段42，所述发泡烧成段41设有加热装置和控温装置，以使氧化分解后的发泡陶瓷制品以≤1℃/min的速率升温；发泡烧成后的发泡陶瓷制品经过所述第二保温段42的时间为20-40min，进一步优选为30min。

所述发泡烧成段41的烧成温度约为980-1000℃，且发泡烧成段41的升温速率≤1℃/min，可以保证发泡陶瓷的内外温差小，发泡均匀。发泡烧成后的发泡陶瓷制品经过第二保温段42进行保温处理，可以充分发泡，提高发泡陶瓷制品的发泡程度和均匀性，为获得优等发泡陶瓷奠定基础。

如图5所示，所述急冷缓冷区6包括急冷段61、第三保温段62和缓冷段63，所述第三保温段62设有控温装置和加热装置，用于将急冷后的发泡陶瓷制品的温度维持在850-900℃，以使发泡陶瓷制品的内表面温度和外表面温度一致。

经过发泡烧成的发泡陶瓷制品进入急冷缓冷区6，首先进入急冷段61，发泡陶瓷制品的温度从烧成温度直接降低到预设的保温温度，降温速率快，经过温度的骤降可以提高发泡陶瓷制品的力学性能。然后，进入第三保温段62，通过控温装置和加热装置来将温度维持在恒定的850-900℃，严格控制冷却速率，使得发泡陶瓷的内表面温度和外表面温度一致，去除温度梯度引起的热应力，进而提高产品质量。最后，进入缓冷段63，保温后的发泡陶瓷制品缓慢降温至室温，约为30℃。

现有的发泡陶瓷多数是在快速冷却带将烧制产品的温度快速降低到800℃以下再进行缓慢冷却。而本发明第三保温段的保温温度设置为850-900℃，优选为850-880℃，保温时间设置为20-40min，优选为30min，可以使得发泡陶瓷的内表面温度和外表面温度一致，保证热应力释放完全，提高发泡陶瓷的力学性能。若本发明直接由烧成温度降温到800℃以下，则发泡陶瓷的外表面温度低于内表面温度，热应力释放不完全，最终影响发泡陶瓷的力学性能。

综上，本发明在氧化分解区3、发泡烧成区4、急冷缓冷区6均设置了保温段，并对每个区的保温段的关键参数做出限定，同时还配合发泡烧成段的升温速率，以及急冷缓冷区的保温温度，通过优化整个烧成机制，来保证热应力释放完全，从而提高发泡陶瓷优等率。

在基于同样的生产规模和生产条件的条件下，本发明辊道窑与现有辊道窑的工作参数对比如下：

因此，本发明缩短了预热升温区、氧化分解区和发泡烧成区的工作时间，提高了生产效率，并能保证发泡陶瓷在急冷缓冷段有足够的冷却时间，热应力释放完全，提高发泡陶瓷优等率。而且，采用本发明辊道窑，产量是现有辊道窑的4倍，并提高了发泡陶瓷的合格率。本发明辊道窑制得的发泡陶瓷的力学性能与现有的基本一致。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于生产发泡陶瓷制品的辊道窑，包括窑室，其特征在于，所述窑室包括预热升温区、氧化分解区、发泡烧成区和急冷缓冷区，所述预热升温区、氧化分解区、发泡烧成区和急冷缓冷区内通过传输机构运输待处理的发泡陶瓷制品；

所述急冷缓冷区包括平行设置的至少两组冷却室，所述发泡烧成区与冷却室之间通过摆渡车运输待处理的发泡陶瓷制品；

所述预热升温区、氧化分解区和发泡烧成区的传输速率高于所述急冷缓冷区的传输速率；

所述急冷缓冷区包括急冷段、第三保温段和缓冷段，所述第三保温段设有控温装置和加热装置，用于将急冷后的发泡陶瓷制品的温度维持在850-900℃，以使发泡陶瓷制品的内表面温度和外表面温度一致。

2.如权利要求1所述的用于生产发泡陶瓷制品的辊道窑，其特征在于，所述传输机构为辊棒输送装置，所述辊棒输送装置包括辊棒和辊棒传动机构，所述预热升温区、氧化分解区和发泡烧成区的辊棒的转动速度高于所述急冷缓冷区的辊棒的转动速度。

3.如权利要求2所述的用于生产发泡陶瓷制品的辊道窑，其特征在于，所述预热升温区、氧化分解区和发泡烧成区的传输速率一致，所述预热升温区、氧化分解区和发泡烧成区的辊棒的转动速度为V1，所述急冷缓冷区的辊棒的转动速度V2，所述冷却室的组数为n，则V2=V 1/n。

4.如权利要求2所述的用于生产发泡陶瓷制品的辊道窑，其特征在于，每个冷却室的功能设置一样；

且每个冷却室的辊棒由辊棒传动机构带动其做同步周期性往返转动，每个冷却室的辊棒的转动速度一样。

5.如权利要求1所述的用于生产发泡陶瓷制品的辊道窑，其特征在于，所述氧化分解区包括氧化分解段和第一保温段，氧化分解后的发泡陶瓷制品经过所述第一保温段的时间为20-40min。

6.如权利要求1所述的用于生产发泡陶瓷制品的辊道窑，其特征在于，所述发泡烧成区包括发泡烧成段和第二保温段，所述发泡烧成段设有加热装置和控温装置，以使氧化分解后的发泡陶瓷制品以≤1℃/min的速率升温；

发泡烧成后的发泡陶瓷制品经过所述第二保温段的时间为20-40min。

7.如权利要求1所述的用于生产发泡陶瓷制品的辊道窑，其特征在于，所述发泡烧成区的出口处和所述急冷缓冷区的进口处均安装有自动开合炉门和位置探测器，所述位置探测器检测到摆渡车运动到设定位置，自动开合炉门则控制炉门的开启和关闭。

8.如权利要求7所述的用于生产发泡陶瓷制品的辊道窑，其特征在于，所述摆渡车上安装有自动开合炉门以及用于探测自动开合炉门工作状态的第一位置探测器和用于探测匣体位置的第二位置探测器。

9.如权利要求8所述的用于生产发泡陶瓷制品的辊道窑，其特征在于，所述摆渡车内部设有辊棒输送装置，所述摆渡车外部设有用于控制辊棒输送装置的启停和传输速度的控制启停装置；

所述摆渡车内辊棒输送装置的下方以及其上放置匣钵的上方分别设置有至少一排电加热装置，每排电加热装置由若干根与辊棒输送装置中的辊棒平行的电加热元件组成。