摘要：本文針對傳統(tǒng)推板窯的一些不足設(shè)計了新一代電熱式全自動輥道窯，著重介紹了輥道窯爐的優(yōu)化設(shè)計性能。應(yīng)用結(jié)果表明，相對推板窯而言，輥道窯具有燒結(jié)后產(chǎn)品尺寸和性能一致性好、成品率高、運行成本低等特點。
關(guān)鍵詞：推板窯；輥道窯；節(jié)能
1、引言
隧道式推板電窯是一種結(jié)構(gòu)輕巧、使用方便靈活、精度高的連續(xù)式窯爐。廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)，尤其是磁性材料與器件行業(yè)中的主要燒成設(shè)備，同時也是影響產(chǎn)品成品率的關(guān)鍵設(shè)備。
由于傳統(tǒng)推板窯的設(shè)計都存在爐膛溫度波動大（1300~1500ºC）、爐膛截面溫度大（±6ºC）等缺點，從而導(dǎo)致產(chǎn)品的尺寸和性能一致性差。另外，傳統(tǒng)推板窯爐其運行方式都是以推板作為承載體，其本身是一個吸熱過程，一定程度上直接浪費了能耗。而輥道窯則采用陶瓷輥棒作為傳動形式產(chǎn)品可直接排放在耐火堇青石質(zhì)移進板上，不建議使用匣缽。一方面減少了磨擦系數(shù)，防止堵爐現(xiàn)象的發(fā)生，另一方面產(chǎn)品可有效地進行高溫輻射，提高產(chǎn)品質(zhì)量檔次。
全自動輥道窯是在推板窯的設(shè)計過程中，我們通過科學(xué)的分析與實踐，大膽地進行對推板窯存在問題的改進，改進后設(shè)計的輥道窯具有明顯的特點：產(chǎn)量大、能耗低、精度高、燒結(jié)后產(chǎn)品的尺寸和性能一致性好，成品率高。
2、結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.1分體結(jié)構(gòu)
本電窯整個外殼采用鋼架式分體結(jié)構(gòu)，外殼漆采用靜電噴塑，美觀大方。主體部分由5節(jié)窯體和窯頭、窯尾工作平臺等幾部分組成。按熱工優(yōu)化設(shè)計制度，全窯可分為預(yù)熱帶、燒成帶、冷卻帶三個工作帶。其中窯體的每一節(jié)都設(shè)置了一組排氣管道，可自由調(diào)節(jié)風(fēng)量，用于排除窯內(nèi)廢氣，并使窯內(nèi)氣流按冷卻→燒成→預(yù)熱的方向循環(huán)流動。
2.2耐火材料
根據(jù)工作溫度而定：1000ºC以下采用一級高鋁磚，1280~1350ºC工作常溫區(qū)采用氧化鋁含量>75％的剛玉質(zhì)耐火材料，爐膛磚采用異形磚拼裝形式，連接面為套榫曲封結(jié)構(gòu)，其特點是密封、保溫性能好。爐膛外壁采用高強度輕質(zhì)保溫耐火磚為外襯，與外殼金屬架相隔處采用硅酸鋁耐火纖維制成磚狀拼裝而成。改變了原傳統(tǒng)的輕質(zhì)粘土或輕質(zhì)高鋁磚作為外層的設(shè)計，使其爐壁溫度降低，起到保溫、隔熱的作用。移進板材質(zhì)選用優(yōu)質(zhì)耐火材料－堇青石，該質(zhì)料具有耐磨性好、冷熱急變性好，使用次數(shù)在正常情況下不小于40次的特點。
2.3傳動系統(tǒng)
傳動系統(tǒng)采用全輥道結(jié)構(gòu)，主要包括輥棒、傳動齒輪、傳動軸、減速機和變頻控制器等。窯爐邊設(shè)有回轉(zhuǎn)道，傳動系統(tǒng)工作時，由變頻器控制減速機的輸出軸按一定速度轉(zhuǎn)動，并通過傳動軸、傳動齒輪帶動輥棒轉(zhuǎn)動，使放置在輥棒上的工作按預(yù)定速度由預(yù)熱帶向燒成帶、冷卻帶移動，使裝燒產(chǎn)品的耐火移進板出窯后返回進口處，完成產(chǎn)品的全過程燒成工藝，并綜合利用空間場地將被燒產(chǎn)品在回車道上進行裝放。
2.4回轉(zhuǎn)道機構(gòu)
窯體邊接出回轉(zhuǎn)道框架，上面設(shè)有金屬輥道，采用鏈輪和鏈條傳動，輥道間的中心距設(shè)計為150mm，可將從窯體出口的耐火板撥入回車道上，自動地輸送至進口處，裝燒產(chǎn)品可在回車時的中途進行。另外，該回轉(zhuǎn)機構(gòu)在回車道的端部裝有一妝淥儐低車拇爸?快慢速度均可任意調(diào)節(jié)，并獨立配置電腦控制屏。
2.5溫控系統(tǒng)
窯爐配置一臺中心配電柜，柜體采用靜電噴塑，美觀大方，其中電柜均采用可控硅移相觸發(fā)，PID自動調(diào)節(jié)，智能化儀表數(shù)字顯示，每路均為獨立定值自動控制，可手動、自動雙向切換。為了能及時了解窯爐的運行情況和便于考慮和復(fù)核，系統(tǒng)設(shè)置了電流表、電壓表、功率表、電度表及溫度打印儀。 控制原理如圖3所示。
調(diào)節(jié)器 可控硅 發(fā)熱體
外界干擾
溫度設(shè)定 顯示儀表 報警器 爐 膛
熱電偶
打印儀
圖3控制原理方框圖
3、設(shè)計結(jié)果
根據(jù)以上設(shè)計理論，結(jié)合磁性材料生產(chǎn)工藝實際情況，為確保燒結(jié)產(chǎn)品的尺寸和性能一致性，提高成品率。我們設(shè)計了一條總長36m的全自動輥道電窯，主要技術(shù)參數(shù)如下：
l 爐膛尺寸（L×W×H）：36000×610×135mm（輥道面到窯頂）
l 最高使用溫度： 1400ºC
l 額定功率： 180KW（保溫功率120KW）
l 控溫精度： ±1ºC
l 爐內(nèi)橫截面溫差： ±5ºC
l 爐表溫升： 50ºC
l 產(chǎn)品出口溫度： 80ºC
l 推進速度： 5~150mm/min連續(xù)可調(diào)
l 發(fā)熱元件： 等徑sic棒
l 耐火移進板尺寸： 420×260×20mm
l 控溫點： 10點
4、產(chǎn)品及產(chǎn)量預(yù)算
(1) 所燒產(chǎn)品以部分磁性材料元件為例，見下面：
代 號 1號 2號 3號 4號 5號 6號
產(chǎn)品尺寸 ø 80×40×15 ø 70×32×12 ø60×32×10 ø 58×20×13 ø 49×19×10 ø 32×18×6
ø 80×40×12 ø 70×32×8 ø 60×32×8
坯件外徑mn 96 84 72 69 54 36
坯件長度gmm 21.2 17.2 14.5 18.5 14.6 9.3
17.2 14.5 11.9
坯件重量含水 g 340 226 130 190 81 22
276 190 104
高溫區(qū)時間hh 3 3 3 2 2 2
�。�2）本窯爐設(shè)定了兩條溫度曲線，（A、B）。A對應(yīng)的產(chǎn)品在高溫區(qū)3小時，B對應(yīng)的產(chǎn)品在高溫區(qū)2小時。根據(jù)用戶的產(chǎn)品工藝，通過調(diào)整各溫區(qū)的溫度給定值與移進板的速度，可取得除A、B曲線外的多條溫度曲線。
�。�3）溫度曲線說明：
編號 溫度范圍ºC 溫區(qū)長度m 所需時間h 升溫速度ºC/h
A B A B
1 20－500 10.6 7 3.5 71 142
2 500－900 3.8 2.6 1.3 154 308
3 900－1260 A3.3 B1.8 2.2 0.6 164 600
4 1260恒溫 A4.5 B6 3 2 0 0
5 1260－80 13.8 9.2 4.6 -128 -256
合計 36 24 12
5、計算產(chǎn)品說明：
每天按24小時計算，每月按30天計算，每年按300天計算，即：每天＝24小時，1月＝30天，1年＝300天。
�。�1）設(shè)：1＃－（1）產(chǎn)品按曲線A燒成，周期為240小時每出一板位（即二塊移進板），所需時間：
移進板長／每小時移出長
0.42m/1.5m/n 即0.42m/1.5m/n=0.28n
每天出板量為： 24h÷0.28h/板×2＝171.4板
每天出產(chǎn)量為： 171.4板×32只/板×2＝5484只
每只產(chǎn)品重量為： 340Kg×5484只＝1864Kg
每月產(chǎn)量： 1864Kg×30＝55920Kg
年產(chǎn)量： 1864Kg×300＝559200Kg 即56噸
�。�2）設(shè)4＃產(chǎn)品按曲線B進行燒成，燒成周期為12小時每出一板位（即二塊移進板）所需時間，
移進板長／每小時出長＝0.42m÷3m/h=0.14h
每天出板數(shù)為： 24h÷0.14h/板×2＝343板
每天出產(chǎn)量為： 343板×72只/板=24696只
每只產(chǎn)品重: 190g×24694＝4690公斤
每月產(chǎn)量： 4690×30＝140.7噸
每年產(chǎn)量: 4690×300＝1407噸
6、結(jié)論
經(jīng)過實際生產(chǎn)使用證明，使用該輥道電窯燒結(jié)磁性材料，有如下優(yōu)越性：
（1）由于爐膛上下層都有sic棒進行加熱，且控溫精確，保證了產(chǎn)品燒結(jié)溫度和時間的一致性，從而保證了產(chǎn)品尺寸和性能的一致性，大大提高了成品率。
�。�2）設(shè)備自動化程度高，大大降低了操作工人的勞動強度，提高了產(chǎn)量。
（3）由于窯爐采用了輥道形式，能源的利用率大大提高，降低了運行成本，減小了堵爐風(fēng)險。
�。�4）由于該窯的保溫性能得到提高，降低了環(huán)境濕度，使工作環(huán)境得到了改善。
