专利名称：煅烧陶瓷的混合方法
本申请是1999年12月28日提交的序列号为09/473741的申请的部分继续申请。
背景技术：
1.发明领域本发明涉及制造陶瓷材料的方法。具体而言，本发明涉及进行微波加热和常规幅射/对流加热煅烧陶瓷的一种混合方法，更具体而言，本发明涉及通过分别控制微波和常规的辐射/对流能量的比例从而有效控制加热速率的方法。
2.相关技术的讨论在陶瓷材料的制造中使用的常规热处理一般包括辐射气体加热或电阻加热。使用常规的辐射/对流加热通常引起陶瓷体中的温度差，部分原因是辐射加热仅是施加在陶瓷体的表面，然后热量的传递依赖于陶瓷体通常很差的导热率，产生表面下面的温度以及坯体内部的温度。换言之，常规加热主要是通过对陶瓷表面的辐射或对流、接着通过从陶瓷体的表面传导到内部的传热而实现的。如果产生核心部分和表面温度差过大，则陶瓷体中可能产生内部裂纹和变形。而快速的烧结会使传热差的问题更形严重，最终产生裂纹。核心部分和表面温度梯度的存在也可能导致不均匀的煅烧，具体是表面煅烧以更快的速度发生在内部煅烧之前。结果，陶瓷体可能具有不均匀的性质。更好的解决办法是减少加热速度或是加长在某些温度保温的时间。这些解决办法都能使热量传导到陶瓷体的核心部分中，转而使陶瓷体核心部分的温度“赶上”表面的温度，从而使表面/核心部分的温度差最小化。总之，常规的辐射或对流加热的理论限制通常导致整个陶瓷体(除了小的陶瓷体外)加热速率的放慢。
陶瓷的微波加热作为一种可用的办法，已成功地使用在煅烧陶瓷体上。与常规热处理相比，微波热处理是使能量直接存储在陶瓷体中，并且涉及到体积加热的机制。换言之，微波能量的利用是将能量均匀地施加到陶瓷制品的整个截面上，而不是施加在其表面上。虽然由于这种体积加热的缘故，陶瓷体的微波加热要远快于常规的辐射加热，但是它如同辐射热处理一样，也在陶瓷体具中产生温度差，却是个相反的温度差，陶瓷体的核心部分温度高于表面的温度。具体而言，在低温或中等温度下对微波能量的吸收通常差的陶瓷材料，被微波加热到高温，此时它的内部快速地开始吸收大量的微波能量，这种结果即众所周知的热散发。虽然陶瓷体的表面与核心部分一起被加热，但是表面将大量热量快速传递到环境中，而环境通常冷于陶瓷材料的平均温度。由于核心部分开始优先吸收微波能量，所以这种热散发现象变成自动扩展的。简言之，随着陶瓷体温度的增加，越来越多的热量传出，核心部分和表面的温差增大，结果再次导致陶瓷体内热应力的产生，最终会使该陶瓷体破裂。
除了热量从陶瓷体的表面传出外，窑中微波的不均匀性和陶瓷的不均匀材料性质也引起了微波能量的吸收差异，这也加大了微波加热导致的温度差。
已经提出采用混合微波加热/常规加热或微波辅助的加热作为克服单独的常规辐射加热与单独的微波加热产生的问题的一种办法。在涉及微波加热和辐射/对流加热的微波辅助加热过程中，由微波提供的体积加热对部件进行加热，而由气体火焰或电阻加热元件提供的常规热辐射/对流则通过给部件表面及其环境提供热量而使热量从部件表面的传出尽可能小。这种组合或混合加热可以避免与单独的常规加热和单独的微波加热有关的温度梯度。结果，热应力减小和/或最小化，从而陶瓷体可被更快地加热。
通常，对这些微波辅助煅烧法的控制，是将一个温度测量装置放到陶瓷的表面上，以控制常规煅烧的速率，并将另一个热电偶放入陶瓷的核心部分，以控制微波能量输入。使用这种控制法的经验揭示，两个控制点相互之间太接近反而不是很有效，并且可能造成不能对两个控制系统进行稳定操作。通常用内部温度测量系统检测常规煅烧的效果，而表面温度测量则常常检测微波能量输入的效果。结果，两个独立控制系统变得不稳定，因在操作中微波或常规的能量输入中的一个输入人工控制，而另一个自动控制，以达到维持所需的加热速率或温度梯度的要求；而这充其量不过是个不大有效的控制方法。
PCT申请WO 95/05058中公开了一种对上述微波辅助煅烧陶瓷标准控制方法进行稍微的改动。这篇文献公开了一种通过测量内有陶瓷体的容器内的环境温度，控制该陶瓷体内由微波能量和辐射加热产生的热量的方法。在此环境温度测量的基础上，并且根据此温度测量，陶瓷体中产生的热量被微波能量和辐射热量中的一种或两种所控制。虽然这种控制方法是对该常规控制方法的改进，但是窑中气体的混合可能不均匀，以致不能准确测出陶瓷体表面的温度，因而使得该方法的有效性减少。另外，在陶瓷体内发生的许多化学反应在低的温度下进行，使得辐射传热已不是热量从陶瓷体传递到测量其环境温度的窑的内表面的主要手段。
发明概要因此，本发明的一个目的是提供一种有效地控制加热陶瓷中利用的微波能量和常规辐射/对流热量，以克服前述混合微波能量-常规加热进行陶瓷烧结所产生缺点的方法。
本发明的煅烧方法包括将陶瓷材料放到具有微波谐振腔的微波加热装置中，根据预设的温度时间规程，给该陶瓷材料组合施加微波辐射和常规热能。该温度时间规程的范围为室温到煅烧保温温度，它包括一系列目标加热速率温度设定值和相应的核心部分温度设定值和表面温度设定值，各核心部分温度和表面温度以预设的偏移温度偏离该目标加热速率设定值。该方法包括连续测量陶瓷体的核心部分温度Tc和表面温度Ts，并以下述方式控制微波能量和常规热量a)根据核心部分温度设定值和偏移核心部分测量的温度TBC之差调节微波功率，使用TBC＝(xTc+yTs)/(x+y)计算该偏移核心部分测量的温度，其中，x大于y；b)根据表面温度设定值和偏移表面测量的温度TBS之差调节常规热量，使用TBS＝(xTs+yTc)/(x+y)计算该偏移表面测量的温度，其中，x大于y；此方法包括不断传递和控制微波能量和常规热量，至少在到该陶瓷体达到其煅烧保温温度为止。
附图的简短说明
图1是表示根据本文所述本发明方法煅烧陶瓷的基本系统的装置的方块图。
图2是表示根据本文所述煅烧方法利用可变的偏移核心部分温度设定值和偏移表面温度设定值的温度时间变化曲线图。
图3是阐述根据本文所述煅烧方法利用阶跃变化的偏移核心部分温度设定值和偏移表面温度设定值的温度时间变化曲线图。
发明的详细描述图1显示根据本发明方法加热陶瓷材料的基本系统。此系统包括微波共振腔10，该共振腔10包括热绝缘壁12，在腔中放置了要煅烧的陶瓷材料14。微波发生器16(例如磁控管)直接或间接与腔10连接，波导管是传递微波能量的一种工具。该系统包括能连续调节微波功率的微波能量源/控制器18和能独立控制的常规热源/控制器21，后者被装配成将常规热量传递到如图所示的热绝缘壁12内的范围。可以设想常规热源包括对流热量或辐射热量，包括但不限于由常规电阻加热或者直接或间接燃烧器构造的气体加热提供的热量。
共振腔可以是多模的，即它能在一给定频率范围内支持多种共振模式，腔中可包括给微波加热室中的电场分布提供较大均匀性的模式搅拌器。
用来产生微波的发生源可包括任何具有可调节功率特征的常规磁控管。较佳的是，所使用的入射微波应在约915MHz到2.45GHz的范围内，这个范围是美国指定的工业用波段。在其他国家，已知可以使用达到10000MHz的波长。此外，入射微波的功率需要不大于足以将陶瓷制品的温度升高到有效加热该陶瓷制品的温度的功率。具体而言，该微波发生器应具有范围达到75kW的可变功率。
能测量陶瓷制品的表面温度和邻近该陶瓷制品的中心部分的温度(即核心部分温度)的温度测量系统22连接在控制单元24上，该控制单元分别控制微波能量源/控制器18和常规热源/控制器20。此控制单元较佳包括可程序化的逻辑控制器(PLC)26和个人计算机(PC)28。该温度测量系统22包括能测量陶瓷制品的表面和核心部分温度的任何适当的温度传感器(图中未示出)。整篇文章中使用的术语“核心部分”指具体的陶瓷制品的中心部分或接近中心部分的内部区域，但可在该陶瓷制品内部的任何部分测量核心部分温度，以准确反映其核心的温度。合适的传感器包括如高温计(或其它温度记录计)、覆套的热电偶、光管或黑体探针。在一较佳实施例中，该传感器包括由S型或B型形式的向前延伸的温度探针组成的覆套的热电偶、装在接地的铂或其它高温护套中的热电偶。
在操作过程中，使用电磁微波辐射和常规热量辐照陶瓷材料，向其施加一定量的热能。微波辐射和常规热量的量是根据预定的温度时间规程给陶瓷制品加热的量。该温度时间规程的温度范围为室温到煅烧保温温度，确定此规程，以便以最短的时间将陶瓷制品加热至它的煅烧保温温度，而同时使随后维持在该煅烧保温温度生产出来的陶瓷制品仍具有陶瓷材料所需的特性，即无裂缝无变形。可以认为，这种控制方法可在随后的温度维持在煅烧保温温度的煅烧期间可以使用。
具体而言，该温度时间规程包括一系列目标加热速率温度设定值和相应的核心部分温度设定值和表面温度设定值，每个核心部分温度设定值和表面温度设定值以预定的偏移温度偏离该目标加热速率设定值。可以认为，该目标加热设定值可以形成具有几个各不相同斜率的线性加热图，或者是曲线加热图，而偏移量可以不断地变化或者维持为一个恒量。
该表面偏移温度和核心部分偏移温度在温度上可以相隔很远，以产生陶瓷制品可承受的最大温度差，即该表面温度和核心部分温度之间的可接受的温度差。可接受的温度差是产生基本上没有裂缝和变形的煅烧陶瓷产品的温度差。换言之，可以设计该控制方法，将目标加热速率设定值和相应的偏移核心部分设定值和偏移表面设定值编写成程序，写入PLC中，这样可提供下述条件——该核心部分设定值和表面设定值对该目标加热设定值的偏离，能使所维持的表面温度和核心部分温度之差在要煅烧的陶瓷制品的可接受的温度差范围之内。对于不同的陶瓷材料，该可接受的温度差不同，它是陶瓷制品力学性质如强度、收缩、弹性模量和形状等的函数。此外，对于给定的材料，该可接受的温度差在不同的温度范围内不同。
在一较佳的实施例中，对于堇青石，在475-600℃的范围内(此时弹性模量和断裂模量最小，并且其收缩曲线显示了陡的收缩斜率)，此可允许的温度差低达5℃，在正常加热的温度范围内〔此时没有发生主要的煅烧事件(如粘合剂烧尽)〕，此温度差大到25℃。应注意的是，可接受的温度差还与随陶瓷制品在窑中位置而变的窑中总体温度均匀性有关。燃烧器、加热装置和其它常规热量源可能影响到陶瓷制品在窑中各个位置时表面总体温度的均匀性。向窑施加微波能量则引起放在窑中不同位置的陶瓷制品内部的温度差。虽然试图对窑中不同位置上的陶瓷制品的表面和内部同等地施加能量(即高速度的脉冲煅烧燃烧器、多模式的波导管和搅拌器)，但是总会产生某种程度的不均匀性，所以应将其考虑在被编程到PLC中的可接受温度差中。
图2表示的是温度时间规程的一个实施方式，图中一系列的目标加热温度设定值形成一条直线A，相应的核心部分设定值和表面设定值不断地变化，并偏离该目标加热温度设定值，这样形成相应的和相反的正弦曲线，分别为B和C。注意到两个设定值曲线的相位差是90°，但是本方法并不限于此实施方式。其它的波形也可能产生周期性的温度差，这在本领域熟练技术人员的知识范围之内。
图3表示的是温度时间规程的另一个实施方式，图中也有一系列的目标加热温度设定值形成直线D，但是在此实施方式中，该核心部分设定值和表面设定值以阶跃的方式偏离该目标设定值，分别是曲线E和F。换言之，核心部分设定值或表面设定值中的一个设定值在一系列高于相应的目标温度设定值并且偏离此目标温度设定值一恒定的最大值温度维持一段时间。相反，其它的设定值则维持在一系列低于该相应的目标温度设定值且偏离此目标温度设定值一恒定的最大值温度维持一段时间。过了规定的时间后，情况相反，即先前较高的温度维持为较低的温度，而先前较低的温度维持为较高的温度；这两个温度都以恒定的最大偏离温度值偏离相应的目标温度设定值。注意到在前述高/低条件变换期间中存在一段短的转变时间，此时偏移值随该相应的目标设定值而改变；但是，一旦达到预设的最大偏移值，该值就维持恒定不变，直到温度再次变换为止。
可以认为，在波浪式和阶跃式的实施方式中，一系列的目标设定值、核心部分设定值和表面设定值不停地增加，直到陶瓷制品达到煅烧温度。
使用本发明涉及该偏移固定值的控制方法的益处是，两个温度设定值——表面设定值和核心部分设定值的不断交替被编程成为这两个温度结果中的较高者，引起了更好的总体温度均匀性。根据常规的传热理论，已知需要一定的温差来使热量能通过陶瓷制品。施加给陶瓷制品的微波能量的有效性，部分地以材料损失为基础，一般在陶瓷材料中随着温度的升高而增加。由两种能量源引起的陶瓷制品中高温区域的变动能够使微波能量产生稍微优先的加热。通过不断地将较热区域通过陶瓷制品的厚度转移，可以避免热散发。换言之，这些周期性的目标-核心部分-表面温度偏离的目的，是通过使最占优势的热源产生的较热内部区域在该陶瓷制品的较深内部(微波占优)和表面(常规占优)之间来回“快速移动”，促进在大陶瓷制品的整个厚度范围内均匀地加热。简言之，这种做法的最终结果产生了近似该目标加热设定值曲线的曲线，在整个制品中具有在可接受温度差范围内的均匀可控制的温度。
对两个能源中的每一个的实际控制涉及不断地测量陶瓷体核心部分的温度Tc和表面温度Ts。两个能源中的每一个都通过使用被分解表面温度和核心部分温度的各自测量值的偏置分量(biasing component)而被控制。所测核心部分和表面的温度的偏置分量使得该表面温度和核心部分温度中的任一个对另一温度的测量值的影响达到最小。
利用偏移核心部分温度TBC作为第一处理值，对微波功率进行控制，根据TBC＝(xTc+yTs)/(x+y)算得TBC，其中x大于y。根据核心部分温度设定值和偏移核心部分测量温度TBC之差调节微波功率；如果测量值小于设定值，则增加功率，反之则减少功率。将该偏置式和设定值编程进入起比较温度以及之后的传递输出信号来调节微波功率的作用的PLC和PC中。
使用偏移表面温度TBS作为第二处理值，对常规热量进行控制，根据TBS＝(xTs+yTc)/(x+y)计算TBS，其中，x同样大于y。根据计算得到的偏移表面温度TBS和表面温度设定值之差调节常规热量。如果该偏移表面温度小于该表面温度设定值，则增加常规热量，反之则减少该热量。与微波控制的情况一样，将该偏置式和表面设定值编程进入据此起调节常规热量作用的PLC和PC中。
如上对于表面偏移测量温度和核心部分偏移测量温度所述，x的值应大于y的值。较佳的是，x是2，而y是1，但是，任何满足x＞y这一要求的x和y的值都可以考虑。勿须证明，在y恒定情况下，偏置因子随x值的增加而减小。
在工业操作中，涉及利用测量陶瓷体的核心部分温度和表面温度的步骤连续控制常规热量的本发明方法的连续操作是不实用的。因此，本发明工业上的实施方式只是将陶瓷材料放在具有微波谐振腔的微波加热装置中，接着根据预定的温度时间规程将微波辐射和常规热能组合施加给该陶瓷材料。如前所述，该温度时间规程包括一系列目标加热速率温度设定值和一系列相应的核心部分温度设定值和表面温度设定值，每个核心部分温度设定值和表面温度设定值以预定的偏移温度偏离该目标加热速率设定值。
此外，该工业上的实施方式将包括以与上述相同的方式控制微波能量和常规热量的量，具体而言，使用被分解为该表面温度和核心部分温度各自值的偏置分量。具体而言，微波能量和常规热量的控制将包括a)根据核心部分温度设定值和偏移核心部分测量的温度之差TBC调节微波功率，使用TBC＝(xTc+yTs)/(x+y)计算该偏移核心部分测量的温度，其中，x大于y；b)根据表面温度设定值和偏移表面测量的温度之差TBS调节常规热量，使用TBS＝(xTs+yTc)/(x+y)计算该偏移核心部分测量的温度，其中，x大于y；本领域熟练的技术人员根据其所掌握的知识，可以设计可接受的目标加热速率温度设定值和相应的偏移核心部分温度设定值和偏移表面温度设定值，这些对于将制品煅烧至其煅烧或保温温度并使该煅烧或保温阶段在合理的时间内结束来说是必需的。在设置煅烧过程的参数，以及因而足以获得合理的煅烧循环以产生煅烧的无裂痕和变形的陶瓷制品的目标加热速率和相应的可接受的偏移温度(即温度差)时，应考虑到包括陶瓷组成、陶瓷体的几何形状、窑的性能在内的因素。例如，对于长7英寸、直径3.866英寸、通道壁厚2.0密耳、每平方英寸有900个通道并且主要含有堇青石相的圆柱形薄壁多通道陶瓷体来说，包括任何煅烧保温时间在内的煅烧周期，是在不超过75小时的时间内，给该陶瓷制品施加功率为35-60kW、频率为915MHz的微波辐射，并辅以必需量的气体火焰热量或电阻加热热量，以维持核心部分和表面的热平衡。
本发明的另一特征是可被编程到PLC中的最优化算法，该算法能改变预定的目标、核心部分和表面的温度设定值，即改变总体的加热速率。在一个实施方式中，如果一个能量源处于低的控制输出水平，而另一个处于很好的控制范围内，则可增加该预定的设定值(即增加煅烧速率)。在另一实施方式中，如果一个能量源处于高的控制输出水平，而另一个处于很好的控制范围之内，则可减少该预定的设定值(即降低加热速率)。例如，在除去有机粘合剂(烧尽)过程中，有少量或者没有维持其核心部分处于预定设定值所需的微波能量输入(＜15％)，即可使制品内部的温度增加，而常规能量源则被控制为合理的输出，如40％。增大预定的目标加热设定值和相应的核心部分和表面温度设定值，即增大加热速率，会需要常规能量增加到某个高的控制输出极限，如80％。这将有可能导致该微波能量稍许增加。此方法可认为是“追逐放热”，是以该燃烧的有机物产生内部热量(放热反应)从而使得该表面被以快于所规定的原始目标加热设定值的速率加热的前提为基础。
相反，在吸热反应中，如化学结合的水被除去的步骤，陶瓷制品内部的温度可能下降，即使给它施加了高水平的微波能量(＞85％)，以维持核心部分的温度在预定的设定值。将该较快的目标加热速率改为较慢的加热速率，即减小该目标温度设定值和相应的核心部分温度设定值和表面温度设定值，其结果将使微波能量降至可控制的输出，同时使制品内的温度差最小化。
这个最优化算法具有两方面优点(1)煅烧循环可被减到最短的实用时间；(2)这两种能量源都维持在不在输出极限进行操作的水平，从而增加加热部件的寿命。本领域的熟练技术人员应能确定该控制系统的最小和最大控制输出“触发点”，如果有一个能量源的控制落在这两个触发点之外，该算法将开始修改该目标、核心和表面加热设定值。
表I中的内容是具体在具有上述微波功率范围并具有1m3加料空间和可加入大约450磅挤出多通道陶瓷体的窑中，将堇青石陶瓷材料煅烧到其煅烧保温温度(1400℃)时的典型的目标加热速率和可接受的温度差，从这些数据可确定相应的偏移核心部分温度设定值和偏移表面温度设定值。注意到该规程包括一系列分开的煅烧阶段或时间，用来将堇青石陶瓷体加热到其煅烧保温温度(1400℃)。操作时，加热该陶瓷体过程中，PLC将执行以下功能(1)计算目标温度设定值和相应的表面温度设定值和核心部分温度设定值；(2)调节微波功率，使陶瓷制品的核心温度在任何给定时间都维持在核心部分温度设定值；(2)调节常规能量，使陶瓷制品的表面温度在任何给定时间都维持在表面温度设定值；(3)视需要，监测微波能量源输出和常规能量源输出，如果已达到预设的能量输出限制触发点，则调节该目标加热速率(即增加或减少该预定目标温度设定值)。
表I
本文所述的方法特别适用于煅烧薄壁多通道陶瓷体和具有厚横截面的陶瓷制品。文中使用的煅烧指一种将陶瓷制品加热到某一温度使给定陶瓷致密化(烧结)和/或转变成所需晶相的过程。
应理解，虽然本发明结合某些阐述性和特定的实施方式进行了描述，但本发明并不受到它们的限制。例如，虽然本发明从微波方面描述控制方法，但应考虑这种控制方法适合使用其它高频率的波长，如毫米波。应理解在不偏离所附权利要求所限定的本发明的主要精神和范围内可进行种种修改。
权利要求
1.一种煅烧陶瓷材料的方法，它包括将该陶瓷材料放入具有微波谐振腔的微波加热装置中，根据预定的温度时间规程，对该陶瓷材料组合施加微波辐射和常规热能，该温度时间规程包括一系列目标加热速率温度设定值和相应的核心部分温度设定值和表面温度设定值，所述核心部分温度和表面温度各以预定的偏移温度偏离目标加热速率设定值；连续测量陶瓷体的核心部分温度Tc和表面温度Ts，并以下述方式控制微波功率和常规加热a)根据核心部分温度设定值和偏移核心部分测量的温度TBC之差调节微波功率，使用TBC＝(xTc+yTs)/(x+y)计算该偏移核心部分测量的温度，其中，x大于y；b)根据表面温度设定值和偏移表面测量的温度TBS之差调节常规加热，使用TBS＝(xTs+yTc)/(x+y)计算该偏移表面测量的温度，其中，x大于y；不断传递和控制微波能量和常规热量，至少到该陶瓷体达到其煅烧保温温度为止。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述核心部分温度设定值和表面温度设定值与上述目标温度设定值偏离，差个变化的温度值，从而每一个表面温度设定值和核心部分温度设定值不断地变化，并形成从室温到所述煅烧保温温度的正弦曲线。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述核心部分温度设定值和表面温度设定值与上述目标温度设定值偏离，差个恒定的温度值，从而每一个表面温度设定值和核心部分温度形成从室温到所述煅烧保温温度的阶跃变化曲线。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述x是2，y是1。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述施加给陶瓷制品的微波能量的频率的范围约为915MHz到约2.45GHz。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述施加给陶瓷制品的最大功率大于约1kW，但小于约75kW。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在整个煅烧保温过程中始终传递和控制微波能量和常规热量，直到完全煅烧该陶瓷体。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述常规加热包括对流或辐射加热，包括使用常规电阻加热或者在直接或间接燃烧器结构中的气体加热。
9.一种煅烧陶瓷体的方法，它包括独立控制由微波能量产生于陶瓷体中的热量和常规施加的热量，所述常规热量和微波能量的控制包括测量该陶瓷体的核心部分温度和表面温度，并a)根据核心部分温度设定值和偏移核心部分测量的温度TBC之差调节微波功率，使用TBC＝(xTc+yTs)/(x+y)计算该偏移核心部分测量的温度，其中，x大于y；b)根据表面温度设定值和偏移表面测量的温度TBS之差调节常规热量，使用TBS＝(xTs+yTc)/(x+y)计算该偏移表面测量温度，其中，x大于y。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述x是2，y是1。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述常规加热包括对流或辐射加热，包括使用常规电阻加热或者在直接或间接燃烧器结构中的气体加热。
12.一种煅烧陶瓷材料的方法，它包括将该陶瓷材料放入具有微波谐振腔的微波加热装置中，根据预定的温度时间规程，对该陶瓷材料组合施加微波辐射和常规热能，该温度时间规程包括一系列目标加热速率温度设定值和相应的核心部分温度设定值和表面温度设定值，所述核心部分温度和表面温度各以预定的偏移温度偏离该目标加热速率设定值。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述对微波能量和常规热量的控制包括a)根据核心部分设定值温度和偏移核心部分测量的温度TBC之差调节微波功率，使用TBC＝(xTc+yTs)/(x+y)计算该偏移核心部分测量的温度，其中，x大于y；b)根据表面温度设定值和偏移表面测量的温度TBS之差调节常规热量，使用TBS＝(xTs+yTc)/(x+y)计算该偏移核心部分测量的温度，其中，x大于y。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，该方法包括继续传递和控制微波能量和常规热量，直到该陶瓷体至少已达到其煅烧保温温度。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述核心部分温度设定值和表面温度设定值与上述目标温度设定值偏离，差个变化的温度值，从而每一个表面温度设定值和核心部分温度设定值不断地变化，并形成从室温到所述煅烧保温温度的正弦曲线。
16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述核心部分温度设定值和表面温度设定值与上述目标温度设定值偏离，差个恒定的温度值，从而每一个表面温度设定值和核心部分温度形成从室温到所述煅烧保温温度的阶跃变化曲线。
17.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述x是2，y是1。
18.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述施加给陶瓷制品的微波能量的频率的范围约为915MHz到约2.45GHz。
19.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述施加给陶瓷制品的最大功率大于约1kW，但小于约75kW。
20.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在整个煅烧保温过程中始终传递和控制微波能量和常规热量，直到完全煅烧该陶瓷体。
21.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述常规加热包括对流或辐射加热，包括使用常规电阻加热或者在直接或间接燃烧器结构中的气体加热。
全文摘要
一种煅烧陶瓷材料的方法，它包括将陶瓷材料(14)放到具有微波谐振腔(10)的微波加热装置中，根据预定的温度时间规程(22)给该陶瓷材料(14)组合地施加微波辐射和常规热能(20)。该温度时间规程(22)的温度范围是室温到煅烧保温温度，它包括一系列目标加热速率温度设定值和相应的核心部分温度设定值和表面温度设定值，各核心部分温度和表面温度以预设的偏移温度偏离该目标加热速率设定值。该方法包括不断测量该陶瓷体的核心部分温度Tc和表面温度Ts。对微波能量(18)的控制包括根据该核心部分温度设定值与偏移核心部分测量的温度之差调节该微波能量。对常规热量的控制包括根据该表面温度设定值与偏移表面测量的温度之差调节常规热量。该方法包括继续传递和控制所述微波能量和常规热量，直到该陶瓷体(14)达到煅烧保温温度。
文档编号F27D99/00GK1415178SQ00817839
公开日2003年4月30日 申请日期2000年11月22日 优先权日1999年12月28日
发明者J·H·布伦南 申请人:康宁股份有限公司