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窯爐耐火材料生產(chǎn)的質(zhì)量控制

發(fā)布:2008-11-14 10:05:21  來源: 陶瓷周刊 [字體: ]

  耐火材料則是保證窯爐提高陶瓷燒成效率的最重要的輔助材料。由于耐火材料與企業(yè)燒成節(jié)能以及經(jīng)濟效益密切相關,故在現(xiàn)代陶瓷窯爐設計與建造中,已將耐火材料產(chǎn)品的標準看作與高檔制品生產(chǎn)一樣重要,技術(shù)標準規(guī)定得更高、更嚴格。近年來,國內(nèi)陶企致力于采用高科技改進與研制高技術(shù)含量的耐火材料制品,從而有力地促進了整個陶瓷工業(yè)的發(fā)展。我們看到陶業(yè)窯爐的每一次大的進步,都伴隨著耐火材料節(jié)能效果的提升,而各種新型的耐火材料一直發(fā)揮著領頭作用。必須重視和采用先進工藝技術(shù),加強對耐材產(chǎn)品的質(zhì)量控制。

  先進工藝技術(shù)與質(zhì)量控制。

  從外觀看,陶瓷窯爐中使用的耐火材料制品,其外形光潔整齊、規(guī)整度高,顯示了良好的制造工藝機能。此外,這類耐火材料產(chǎn)品的理化性能優(yōu)良,使用壽命長。在間歇窯爐中,由于使用了優(yōu)質(zhì)纖維耐火材料,極大地提高了間歇窯的燒成效率。另外在窯車中使用耐火材料纖維后,減輕了窯車的重量,提高了隔熱效果,增強了窯爐的利用率,節(jié)約了大量的能源,同時也大大消除了環(huán)境污染。早在十幾年前,間歇窯已大量采用陶瓷纖維做窯爐內(nèi)襯,使節(jié)能效果達到30%-35%左右。隧道窯內(nèi)則采用硬質(zhì)材料作為隔熱層,其他為同一材質(zhì)不同密度的輕質(zhì)磚砌筑。其膨脹系數(shù)基本上相同,由棚板蛭石粒、纖維構(gòu)成的裝配式輕型窯車,預計節(jié)能效果可達到10%以上,成為比較理想的窯車。目前英國與德國的陶瓷窯具(其中包括匣缽)使用的材質(zhì)有兩種:一種是適用于1320℃以下的堇青石質(zhì)材料;另外一種是適于高溫使用的(1400℃-1650℃)莫來石質(zhì)材料。堇青石質(zhì)材料在1240℃以下使用,采用氧化氣氛,使用次數(shù)可達400~500次之多;莫來石棚板(規(guī)格約為300×450×25mm),使用于高溫還原焰,1420℃連續(xù)使用不會出現(xiàn)問題。這兩種材質(zhì)的耐火材料生產(chǎn)出的匣缽,不論在哪種條件使用,都顯示出極佳的效果。

  建筑衛(wèi)生陶瓷窯爐中使用的耐材制品,其生產(chǎn)工藝要求非常嚴格,特別是對進廠原料中的關鍵成分如鐵以及其他有害雜質(zhì)的控制非常嚴格。由于原料的供應采取了專業(yè)化、標準化生產(chǎn)方式,始終保證了耐火材料原料成分的一致性。由于加工精度的提高,原料的顆粒度比較細,在采用油壓機進行干壓或半干壓成型,產(chǎn)品的尺寸精度高,棚板類板狀耐火材料制品,其中心彎曲度允許值為千分之二至四左右。產(chǎn)品出廠前,對每塊板必須經(jīng)過嚴格的專項檢驗,如果變形達到十分之一時,則要及時矯正模型。成型好的半成品,經(jīng)過吸坯器,擺放在平框架上干燥。由于采用了旋轉(zhuǎn)式干燥方式,陶瓷耐火材料產(chǎn)品干燥變形率低。耐火材料產(chǎn)品燒結(jié)程度好,內(nèi)外一致且變形少。這里,嚴格的生產(chǎn)工藝控制技術(shù)與質(zhì)量管理制度,制品性能高、節(jié)能效果好、反復使用次數(shù)多、不易破損的原因。

  新型窯墻用耐火材料

  目前,在輥道窯爐與梭式窯爐中,普遍采用的耐火材料產(chǎn)品,使用了輕質(zhì)材料與硬質(zhì)材料兩種。其中硬質(zhì)耐火材料分為粘土耐火磚、高鋁耐火磚、硅磚、半硅磚及其它部分。粘土耐火磚含三氧化二鋁35%,高鋁耐火磚中三氧化二鋁含量為43%-96%,其中莫來石中三氧化二鋁含量為75.65%;硅線石內(nèi)三氧化二鋁含量為60%;硅磚中以二氧化硅為主,含量達到95.6%。歐洲某窯爐公司設計建造的燒制衛(wèi)生陶瓷的隧道窯爐,燒成溫度為1250℃,窯墻的熱面采用氧化鋁含量為54~60%大硅線石磚。其背面為114毫米的較高級的隔熱磚,然后是230毫米的較低級的隔熱磚,最后是315毫米的隔熱粉與114毫米的紅磚。拱頂也采用硅磚砌筑,緊接著是兩層厚75毫米的不同級別的隔熱磚,再用隔熱粉與一層水泥漿料抹平窯頂。英國的摩根公司和道爾頓公司是專門生產(chǎn)裝配式高溫輕質(zhì)隧道窯爐的公司。摩根公司的窯爐燒成溫度為1420℃,燒成氣氛為還原焰。其預熱帶熱面采用42-44%的耐火磚。燒成面采用的是硅線石磚。其它各處大致相同。道爾頓公司隧道窯的熱面采用的都是高鋁輕質(zhì)磚。其它部位則采用膨脹系數(shù)相同的同一材質(zhì)不同密度的輕質(zhì)磚。如熱面的溫度范圍可達1100-1500℃,其體積密度為0.42-0.77g/cm3。具有不同的熱傳導率。

  新式間歇窯由于大量采用陶瓷纖維作窯墻材料,技術(shù)含量與技術(shù)地位發(fā)生明顯的變化。目前全部采用陶瓷纖維的間歇窯日益增多,內(nèi)襯全部采用氧化鋁含量98%陶瓷纖維的間歇窯,其使用溫度可高達1600℃。由于保溫效果好,其外墻散熱溫度可低于60℃。摩根窯爐公司間歇窯爐的窯墻總共有六層組成,最外側(cè)為3毫米厚低碳鋼板,其次第二層是50毫米厚的石棉板,第三層是25毫米厚的陶瓷纖維(密度為64kg/m3)。第四層是25毫米厚、密度為98kg/m3的纖維,第五層是密度為128kg/m3的纖維,最里層為25毫米厚、密度為128kg/m3的陶瓷纖維,或者采用經(jīng)過抽真空的纖維板。目前由于純纖維窯爐內(nèi)襯窯爐技術(shù)上的成熟,采用纖維加部分其它耐火材料的窯爐類型減少。陶瓷纖維在建造窯爐方面最大的優(yōu)點是其密度小,小于0.2g/cm3。因此采用陶瓷纖維的窯爐,節(jié)能效果最大可以達到30~35%,又可以實現(xiàn)快速燒成,取得非常高的熱效利用率,是近年來建筑衛(wèi)生陶瓷技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)品創(chuàng)新最明顯的標志。此外,陶瓷纖維還具有良好的抗熱震性,很好的高溫化學性,這些優(yōu)點導致了間歇窯技術(shù)地位的提升。陶瓷纖維制品形成了纖維棉、纖維氈、纖維毯、纖維砌塊及纖維構(gòu)件等非常多的品種,為在建筑衛(wèi)生陶瓷大規(guī)模的普及提供了技術(shù)上的方便。近年來,新興陶瓷窯發(fā)生革命性的變化與進步,許多方面得益于陶瓷纖維材料的應用。

  陶瓷纖維的使用壽命與窯爐內(nèi)的燒成氣氛密切相關,在氧化焰氣氛下,僅作高溫素燒時,其壽命可達10年左右。而在還原焰時,由于窯爐中碳和硫的沉淀作用,有可能縮短纖維的使用壽命。如果適當提高氧化鋁的含量,可以增加纖維表面的抗腐蝕能力。利用在陶瓷纖維的表面噴施一層1-2毫米厚的莫來石與碳化硅涂層,或者莫來石—氧化鋁涂層,可以延長陶瓷纖維的使用壽命。

  新型耐材窯具與匣缽產(chǎn)品

  過去,日用瓷生產(chǎn)多采用匣缽類窯具用于燒成。后來由于燒成燃料的改變,窯具與匣缽的使用發(fā)生很大的變化。尤其在采用城市煤氣、液化氣或天然氣后,窯內(nèi)氣體對產(chǎn)品影響減少,因此耐火材料中窯具的形狀發(fā)生改變,如沉重的匣缽減少,而體積輕薄的棚板、支架、支柱及掛釘增加。由于體積大的匣缽被薄而輕的棚板支柱頂替,窯爐內(nèi)的產(chǎn)品裝載量增加,大大提高了燒成效率。新型窯具具有許多優(yōu)點,如高溫蠕變性、抗熱震性、常溫機械強度與高溫荷重強度方面都有了大的提高。新型窯具制品還具有精度高、能夠防止高溫窯爐中不潔窯具對產(chǎn)品污染。另外,從使用壽命看,新型窯具使用成本低,可以節(jié)省生產(chǎn)費用支出。

  新型窯具中的耐火材料,在1300℃以上使用時,莫來石的含量很大,有時達到100%。玻璃相和莫來石之間的比例幾乎不變,此類材料膨脹系數(shù)較高,屬于高膨脹材料,最高在1650℃使用。還有一種堇青石質(zhì)耐火材料,屬于低膨脹耐火材料,使用溫度在1250-1300℃。如果使用跨度短、負載輕,使用溫度可達到1400℃。窯具經(jīng)過燒成后,根據(jù)需要為了保證尺寸的精確度,可以進行切割加工。經(jīng)過擠壓成型的支柱,燒成后可以進行切割加工,以獲得所需要的長度。在使用中,窯具受彎曲、開裂釉的侵蝕等最終破壞而縮短壽命。此外堆放不正確也會影響到窯具的使用壽命。因此在使用中盡可能使用小型的棚板,這樣可以獲得適用的裝坯組合。由于小棚板跨度小,不易發(fā)生彎曲和開裂等缺陷。在裝窯時一定要使窯內(nèi)有足夠的空間,能夠使窯內(nèi)火焰氣氛流動暢通。在裝坯時盡量不要把坯體擠向棚板中心,留下的邊緣不要使用,坯體擺放要均勻,這些都是可以保證正確使用匣缽窯具的方法。 

  節(jié)能低蓄熱窯車

  在現(xiàn)代化陶瓷窯爐設計與制作中,新型節(jié)能低蓄熱窯車由于采用了大量的高科技新型材料,大大提高了其各種理化性能。和傳統(tǒng)窯車作比較,低蓄熱窯車有許多優(yōu)點,發(fā)揮了最好的經(jīng)濟效益,在將來發(fā)展燒成特大型建筑衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品方面,具有很好的遠景。其技術(shù)特點主要有:(1)能夠?qū)扇剂舷拇蠓冉档。由于采用新材料與新結(jié)構(gòu),新型窯車的蓄熱能力大量減少,這樣造成窯車本身的熱損耗減小,因此提高了節(jié)能效果;(2)增加了燒成的產(chǎn)量。由于整個窯爐與窯車自身蓄熱少,因此,產(chǎn)品的加熱與冷卻時間縮短,可以縮短燒成周期,實現(xiàn)快速燒成,故而增加了產(chǎn)量;(3)采用新型窯車,可以減少設備安裝投資。如可以采用較寬的窯車,縮短窯爐的長度,因此節(jié)省了設備投資。而且由于設備結(jié)構(gòu)簡單,維修也很方便;(4)燒成溫度更加均勻。由于窯車熱容小,比較容易使窯內(nèi)產(chǎn)品在燒成中達到溫度均勻一致。尤其在預熱帶,窯車下部透過的熱量小,因此流動氣體的溫差小,這對于窯溫的一致十分有利;(5)新型窯車可以實現(xiàn)自動化裝窯卸窯,為陶瓷生產(chǎn)的全自動化生產(chǎn)線奠定了基礎;(6)窯車的組裝與配件更換更加方便,企業(yè)組裝窯車不再需要專門的技術(shù)工。這是由于臺面是精確制成的預制件,只需在現(xiàn)場組裝即可,而不再需瓦工用料漿砌筑。因此更換部件非常方便,F(xiàn)在裝配式低蓄熱窯車作為有明顯節(jié)能效果的燒成設施,已經(jīng)大量減少了產(chǎn)品與耐火材料的比值,成為重要的節(jié)能手段,今后將被大量推廣。

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