专利名称：陶瓷产品试验炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及陶瓷窑炉设备技术领域，特别是一种主要用于陶瓷新产品的研制和对现有陶瓷产品进行配方和工艺改革试验的陶瓷产品试验炉。
现有的用作试验陶瓷新产品的窑炉设备有三种一是隧道窑，包括辊道窑、推板窑等，二是间歇窑，三是电阻炉。
隧道窑的窑内工艺过程可分为预热带、烧成带、冷却带(包括急冷段、急冷后的气氛处理段和缓冷段)。装于窑头的排烟机将烧成带产生的高温烟气抽至预热带，将陶瓷制品逐步加热，经过热交换的烟气由排烟机排走。烧成带是燃料燃烧产生高温烟气的地方，也是陶瓷制品产生玻璃相，达到密实化而烧结成陶瓷产品的地方。急冷段是急冷风机将急冷风直接送入窑内喷向陶瓷产品，使陶瓷产品从烧成温度迅速降低到700℃左右。缓冷段是由抽热风机将急冷后的热风抽向缓冷段后排走。缓冷段有鼓风机送入的冷风和急冷后的热风一起对陶瓷产品进行缓慢的冷却，冷却到80-100℃左右出窑。在整个生产过程中，隧道窑是静止不动的，陶瓷制品在窑内传动机构运送下从窑头预热到烧成陶瓷产品到冷却出窑，完成整个烧成物理化学变化过程。由于加热和烧成过程中，它要求窑内截面温差不能太大，以及升温、缓冷段的降温速率不能太大，所以，隧道窑的长度都在50-110米范围内。烧成周期在30分钟到20小时。目前，用隧道窑试制新产品时，是将1件或几件待试品夹在正大规模生产的产品中进行的。由于它只能在原来产品的烧成制度下烧成，因而，不能试验出最佳的烧成制度和新的烧成方法，所以。它的局限性很大。
间歇窑如梭式窑、钟罩窑等，是由窑室、挡火墙、燃烧室和烟道等组成。要烧制的陶瓷制品全部放在窑室内，在整个烧成过程中都是静止不动的。燃烧的火焰通过挡火墙自上而下地流经陶瓷制品，火焰形成的烟气从室内的烟道排向室外的烟道，最后放空。这种间歇窑在预热和烧成时，由于窑内温度分布不均匀，所以，升温速度很慢，由于它没有急冷装置，所以，降温速度也很慢。因而间歇窑的烧成周期一般在12-22小时。而待试品也要有一定的数量才能装窑烧成，如果只有一件或数件待试品夹在大批量制品中试验，则效果比隧道窑更差。间歇窑的局限性在于(1)预热和烧成时，窑内温度分布不容易均匀，特别是烧制的陶瓷产品数量小或窑室体积小时，室内温度差更大。作为试验用的小量产品，不但产品质量难以掌握，而且试验出来的数据代表性也差。(2)不能安装急冷装置。(3)升温速度慢，降温速度也慢，烧成周期在12-22小时，不能试验快速烧成工艺。
电阻炉一般有室式电阻炉和推杆式电阻炉两种。用电阻炉对陶瓷制品进行试验时，只能进行部分预热、氧化气氛烧成和试验最高烧成温度，不能进行急冷或有控制的缓冷等全部工艺试验，其局限性表现在(1)本身不能产生烟气及还原焰，要试验烟气或还原焰时，要增加设备。(2)预热过程中排湿能力差。(3)不能进行急冷。(4)难以进行急冷后的气氛处理。(5)缓冷过程难以掌握。
上述三种陶瓷窑炉试验设备都存在着一定的缺陷，不能满足试验陶瓷新产品和新工艺的需要。
本发明的目的在于提供一种陶瓷产品试验炉，它能使被试陶瓷制品在长度不超过3米的试验炉内，完成对被试陶瓷制品的预热、抽湿、烧成(在氧化气氛或还原气氛下)急冷、急冷后的气氛处理、缓冷的全部工艺过程，获得陶瓷新产品和全新的烧成制度。
本发明的目的是这样实现的一种陶瓷产品试验炉，该试验炉包括(1)能对陶瓷制品进行预热、抽湿、急冷、急冷后的气氛处理、缓冷的预热室冷却室或其两者有机组合的预热——冷却室；(2)能在氧化气氛或还原气氛下对陶瓷制品进行烧成和能提供不同温度、不同气氛烟气给烟气混合器的烧成室；(3)能根据预定温度曲线、气氛曲线，在不同的时间产生不同的温度、不同的气氛的烟气供预热——冷却室使用的烟气混合器；(4)能根据预定温度曲线在不同的时间产生不同温度的热风供预热-冷却室使用的热风混合器；(5)能使辊棒来回转动、其上的陶瓷产品相对位置不变和使用陶瓷产品前后移动或使垫板前后移动，其上的陶瓷产品相对位置不变和使陶瓷产品前后移动的传动机构。
(6)上述设备的连接结构为预热-冷却室与烧成室的之间装有能升降开闭的闸板；烟气混合器通过烟气入口管与烧成室的排烟孔相连接；烟气混合器通过混合烟气出口及其接管和预热-冷却室的烟气-冷却风进口相连接；预热-冷却室的排烟口通过耐热钢管与热风混合器的排烟机的入口相连接；预热-冷却室的烟气-冷却风进口通过耐热钢管与热风混合器的热风检测装置相接。
所述预热-冷却室由耐火材料砌筑，与烧成室相邻的一壁设有闸板，室内中部或底部设有辊棒或垫板室外设有传动装置；室顶部或侧壁设有仪表仪器插孔、室顶侧或底部设有烟气进口、急冷风进口、急冷后气氛处理的气氛进口、烟气-冷却风进口及相对应的排烟口。
当烧成温度在1450℃以下时，预热-冷却室内中部设有辊棒；当烧成温度在1450℃至1760℃时，室内底部设有垫板。
所述烧成室由耐火材料砌筑，在顶部或侧壁装有燃气喷枪、望火孔、防爆膜、排烟孔和仪表仪器括孔；室内中部或底部设有辊棒或垫板，室外设有传动装置。
当烧成温度在1450℃以下时，烧成室内中部设有辊棒；当烧成温度在1450℃至1760℃时，烧成室内底部设有垫板。
所述烟气混合器外壁由钢材料制成，内衬耐火材料，两端设有耐火隔热的密封端盖，侧壁或顶部装有烟气入口，冷风入口、混合烟气出口和仪表仪器插孔。
所述热风混合器由排烟口接管、冷风进口阀、排烟机、排空阀、热风检测装置组成，排烟口接管与预热-冷却室的排烟口相接，热风检测装置出口通过管道与预热-冷却室的烟气-冷却风进口相接。
所述单独设置的预热室和冷却室均由耐火材料砌筑而成，预热室和冷却室位于烧成室两旁，预热室一边设有炉门，另一边设有闸板，通过闸板的升降与烧成室接通或隔开，顶部或侧部设有烟气进口、烟气出口和仪表仪器插口；冷却室一边设有炉门，另一边设有闸板，通过闸板和升降与烧成室接通或隔开，顶部或侧部装有冷却风进口、烟气进口、热风出口和仪表仪器插口。
当烧成温度在1450℃以下时，预热室和烧成室中部设有辊棒；当烧成温度在1450～1760℃时，烧成室底部设有垫板。
辊棒或垫板传动机构由齿轮、链条、减速电机及对其正、反转时间控制的电子控制电路构成。
在预热-冷却室内完成预热、冷却带的大部分工艺过程，在烧成室内，完成陶瓷制品的烧成工艺过程，而且，能在预热阶段，提供热烟气给烟气混合室和在急冷后的气氛处理中，提供合乎要求的烟气供急冷后的气氛处理用。烟气混合器的作用在于接受来自烧成室的烟气和鼓风机送入的冷风，按烧成温度曲线的要求调节烟气和冷风的比例，冷风和烟气在烟气混合器内混合，并将合乎要求的烟气经混合烟气出口送入预热-冷却室中，作预热烟气使用。同样，亦可产生适合的气氛供急冷后气氛处理使用。热风混合室的作用是根据烧成曲线缓冷段的要求，将预热-冷却室送出来的热风与冷风混合后送回预热-冷却室中作冷却风使用。
本发明的燃料燃烧系统由石油气储罐、调节阀，鼓风机、风管、石油气喷枪等组成、石油气喷枪安装在烧成室耐火砖墙上。本发明也以使用其它气体燃料和液体燃料。检测用仪器仪表包括微压计、压力表、温度表、烟气含氧和烟气含一氧化碳显示仪。
在预热-冷却室内即可完成占现有50-110米长的隧道窑总长70-80％的预热带、冷却带才能完成的工艺过程，这是本发明的一个主要特点；烧成室、预热-冷却室、烟气混合器、热风混合器和辊棒及传动装置一起的巧妙连接及一物多用，就能圆满地完成陶瓷制品烧成的全部工艺过程，这是本发明的另一个主要特点。
综上所述，与现有的技术相比，本发明具有突出的实质性特点和显著的进步。
本发明的优点在于1．结构紧凑合理，外形尺寸小、占地面积小、投资省。
2．具有隧道窑所具备的一切功能，即具有预热、烧成、急冷、急冷后的气氛处理、缓冷的功能，而且，能调节成不同的烧成制度，即不同的温度曲线、气氛曲线和压力曲线。
3．用最低的试制成本获得能适用于隧道窑应用的各种陶瓷新产品和新的最佳的烧成制度。例如每次用1-10块墙地砖制品就能试验并获得这种墙地砖在隧道窑生产中的全部工艺数据。
图1是本发明结构示意图，图中风管用虚线表示。
通过下面实施例对本发明作进一步阐述。
参见图1所示，本陶瓷产品试验炉由下列部件组成排烟孔1、炉门2、烧成室3、防爆装置4、石油气喷枪5、仪表仪器插孔6、闸板7、烟气-冷却风进口8、热风检测装置9、排空阀10、排烟机11、冷风进口阀12、辊棒13、排烟口14、预热-冷却室15、混合烟气出口16、烟气混合器17、烟气进口18、冷风进口19、鼓风机20。
下面将本陶瓷产品试验炉各部分构造和作用叙述如下预热-冷却室15用于完成预热带、冷却带的大部分工艺过程。它的结构是一个中空的长方体，四周由耐火砖砌筑右边安装有炉门2，是被试验陶瓷产品进出的地方。左边安装有闸板7通过闸板7的升降可与烧成室3接通或隔开。顶部靠右处有三个仪表仪器插孔6，供安装检测仪表使用。顶部和底部左边或前后靠左处安装有烟气-冷却风进口8，靠右侧安装有排烟口14。烧成温度在1450℃以下时，室中设有辊棒13，陶瓷制品可以在辊棒13上移动。烧成温度在1450℃至1760℃时，室底部有垫板，陶瓷制品可放在垫板上，和垫板一起移动。烧成室3用于完成陶瓷制品的烧成工艺。并在预热阶段，提供热烟气给烟气混合器和在急冷后的气氛处理中，提供合乎要求的烟气气氛供急冷后的气氛处理用。烧成室的构造是一个中空长方体，四壁用耐火砖砌筑，左边装有炉门2，右边装有闸板7，通过闻板7的升降可按通或隔开预热-冷却室15。该室前后壁安装有石油气喷枪5。顶上安装有防爆装置4和仪表仪器插孔6，底靠左处有排烟孔1，通过烟气进口18与烟气混合器17相接。防爆装置4由耐火材料制成的园筒和盖在园筒上的耐火板组成。
烟气混合器用于接受来自烧成室3的烟气和鼓风机20送入的冷风，按烧成温度曲线的要求调节烟气和冷风的比例，冷风和烟气在烟气混合器17内混合，并将合乎要求的烟气经混合烟气出口16送入预热-冷却室15中。作预热烟气使用。同样，可产生适合的气氛供急冷后气氛处理使用。烟气混合器17的构造是一个中空或装有隔板的园柱体或多梭体，外壁由钢材制成，内衬耐火材料，外包保温材料，两端用内衬耐火材料外包保温材料的端盖密封，左上方开有孔，通过烟气进口18与烧成室3相连，右侧开有混合烟气出口16，通过管道与预热-冷却室15上的烟气-冷却风进口8连接。将合格的烟气喷入预热-冷却室15内。该室右上端开有3个仪表仪器插孔6作安装检测仪器使用。
热风混合器的使用是根据烧成曲线缓冷段的要求，将预热-冷却室15送出来的热风与冷风混合后送回预热-冷却室中作冷却风使用。它是由排烟机11，排烟口14及连接管、冷风进口阀12、排空阀10和热风检测装置9组成。热风检测装置9是一个中空圆筒，上面有热电偶插孔，作为检测热风温度之用。热风检测装置9左边通过管道与预热-冷却室15中的烟气-冷却风进口8连接。合乎要求的热风经预热检则装置9、烟气-冷却风进口8喷入预热-冷却室15内。
辊棒及其传动装置采用现有普通辊道窑的辊棒、传动齿轮、传动链条和减速电机，并加装电机正反转时间相同的时间控制电路，使陶瓷产品在预热、烧成、急冷、急冷后的气氛处理、缓冷时前后来回移动，但其相对位置不变。
燃料燃烧由石油气储罐、调节阀、鼓风机20风管、石油气喷枪5等组成。石油气喷枪5安装在烧成室3的耐火砖墙上。
检测用仪器仪表包括微压计、压力表、温度表、烟气含氧和烟气含一氧化碳显示仪。
本陶瓷产品试检炉的工作过程如下1．预热阶段打开预热-冷却室15的炉门2，将被试陶瓷制品送入预热-冷却室15内，关闭炉门2。开动辊棒13传动装置使陶瓷制品在室内来回移动，但相对位置不变。放下闸板7，将烧成室3与预热-冷却室15分开。打开排空阀10，开动排烟机11，打开烟气进口18的闻板；开动鼓风机20，烧成室3内的部分石油气喷枪5点火燃烧。热烟气从烧成室3排烟孔1进入烟气进口18，进入烟气混合器17。冷风也从冷风进口19经烟气进口18进入烟气混合器17。调节石油气喷枪5的着火支数。耗气量和进入冷风量，可以得到预热-冷却室15所要求的对陶瓷制品的预热温度，混合烟气经混合烟气出口16及其连接管进入烟气-冷却风进口8加热预热-冷却室15内的陶瓷制品。陶瓷制品在预热-冷却室15内完成烧成曲线700℃以下的预热段的物理化学反应。预热-冷却室15内的烟气经排烟口14、排烟机11、排空阀10排出。
烧成阶段打开闸板7，关闭烟气进口18的闸板，起动辊棒13传动机构中的电机控制电路，使陶瓷制品从预热-冷却室15送入烧成室3。陶瓷制品进入烧成室3中央时，辊棒13恢复左右转动。调节石油气喷枪5使烧成室3的温度逐步升高到烧成温度，使烧成气氛达到所要求的气氛，完成整个烧成工艺过程。
急冷阶段烧成阶段结束后，关闭全部石油气喷枪5，开动辊棒13传动装置中的电机控制电路，将陶瓷产品从烧成室3后退回预热-冷却室15。陶瓷产品到达预热-冷却室15中间时，辊棒13恢复为不断左右来回转动。陶瓷产品前后来回移动，但相对位置不变。放下闸板7，冷风经烟气-冷却风进口8进入预热-冷却室15，对陶瓷产品进行急冷。急冷后的热风经排烟口14、排烟机11、放空阀10排走。在这段期间，陶瓷产品温度从烧成温度降到700℃左右，完成急冷段的物理变化过程。
急冷后的气氛处理，关闭急冷风，打开烟气进口18上的闸板，烧成室3内启动石油气喷枪5，调节石油气量与助燃风的比例使烧成室3的烟气气氛达到要求。此烟气与进口19的冷风混合后，从烟气混器17送入预热-冷却对陶瓷产品进行气氛处理。
缓冷阶段，关闭石油气喷枪5，关闭烟气进口18的闸板，开大热风检测装置9的阀门，关小放空阀10，使热风在预热-冷却室15、排烟机11，热风检测装置9、烟气-冷却风进口8之间循环，调节冷风进口阀12的开度，此时，从热风检测装置9中可看到所获得的不同温度的热风，从而使陶瓷产品温度由700℃下降到100℃左右，完成缓冷段的物理变化。
权利要求
1.一种陶瓷产品试验炉，其特征在于该试验炉包括(1)能对陶瓷制品进行预热、抽湿、急冷、急冷后的气氛处理、缓冷的预热室、冷却室或其两者有机组合成的预热-冷却室；(2)能在氧化气氛或还原气氛下对陶瓷制品进行烧成和能提供不同温度、不同气氛烟气给烟气混合器的烧成室；(3)能根据预定温度曲线、气氛曲线，在不同的时间产生不同的温度、不同的气氛的烟气供预热——冷却室使用的烟气混合器；(4)能根据预定温度曲线在不同的时间产生不同温度的热风供预热-冷却室使用的热风混合器；(5)能使辊棒来回转动、其上的陶瓷产品相位置不变和使用陶瓷产品前后移动或使垫板前后移动，其上的陶瓷产品相对位置不变和使陶瓷产品前后移动的传动机构。(6)上述设备的连接结构为预热-冷却室与烧成室的之间装有能升降开闭的闸板；烟气混合器通过烟气入口管与烧成室的排烟孔相连接；烟气混合器通过混合烟气出口和预热-冷却室的烟气-冷却风进口相连接；预热-冷却室的排烟口通过耐热钢管与热风混合器的排烟机的入口相连接；预热-冷却室的烟气-冷却风进口通过耐热钢管与热风混合器的热风检测装置相接。
2.根据权利要求1所述的陶瓷产品试验炉，其特征在于所述预热-冷却室由耐火材料砌筑，与烧成室相邻的一壁设有闸板，室内中部或底部设有辊棒或垫板室外设有传动装置；室顶部或侧壁设有仪表仪器插孔、室顶侧或底部设有烟气进口、急冷风进口、急冷后气氛处理的气氛进口、烟气-冷却风进口及相对应的排烟口。
3.根据权利要求2所述的陶瓷产品试验炉，其特征在于当烧成温度在1450℃以下时，预热-冷却室内中部设有辊棒；当烧成温度在1450℃至1760℃时，室内底部设有垫板。
4.根据权利要求1所述的陶瓷产品试验炉，其特征在于所述烧成室由耐火材料砌筑，在顶部或侧壁装有燃气喷枪、望火孔、防爆膜、排烟孔和仪表仪器插孔；室内中部或底部设有辊棒或垫板，室外设有传动装置。
5.根据权利要求4所述的陶瓷产品试验炉，其特征在于当烧成温度在1450℃以下时，烧成室内中部设有辊棒；当烧成温度在1450℃至1760℃时，烧成室内底部设有垫板。
6.根据权利要求1所述的陶瓷产品试验炉，其特征在于；所述烟气混合器外壁由钢材制成，内衬耐火材料，两端设有耐火隔热的密封端盖，侧壁或顶部装有烟气入口、冷风入口、混合烟气出口和仪表仪器插孔。
7.根据权利要求1所述的陶瓷产品试验炉，其特征在于所述热风混合器由排烟口接管、冷风进口阀、排烟机、排空阀、热风检测装置组成，排烟口接管与预热-冷却室的排烟口相接，热风检测装置出口通过管道与预热-冷却室的烟气-冷却风进口相接。
8.根据权利要求1所述的陶瓷产品试验炉，其特征在于辊棒或垫板传动机构由齿轮、链条、减速电机及对其正、反转时间控制的电子控制电路构成。
9.根据权利要求1所述的陶瓷产品试验炉，其特征在于所述单独设置的预热室和冷却室均由耐火材料砌筑而成，预热室和冷却室位于烧成室两旁，预热室一边设有炉门，另一边设有闸板，通过闸板的升降与烧成室接通或隔开，顶部或侧部设有烟气进口、烟气出口和仪表仪器插口；冷却室一边设有炉门，另一边设有闻板，通过闸板和升降与烧成室接通或隔开，顶部或侧部装有冷却风进口、烟气进口、热风出口和仪表仪器插口。
10.根据权利要求1或9所述的陶瓷产品试验炉，其特征在于当烧成温度在1450℃以下时，预热室和烧成室中部设有辊棒；当烧成温度在1450～1760℃时，烧成室底部设有垫板。
全文摘要
一种陶瓷产品试验炉，它由预热—冷却室、烧成室、烟气混合器、热风混合器、辊棒及其传动装置、检测用仪表仪器及燃料燃烧系统组成。该试验炉具有隧道窑所具备的一切功能，能在长度不超过3米的炉内，完成对被试验陶瓷产品的预热、抽湿、烧成(氧化气氛或还原气氛)、急冷、急冷后的气氛处理、缓冷的全部工艺过程，用最低的试制成本获得能适用于隧道窑应用的各种陶瓷新产品和新的最佳烧成制度。
文档编号F27B9/20GK1238447SQ9910929
公开日1999年12月15日 申请日期1999年6月28日 优先权日1999年6月28日
发明者黄耀英, 吕宽余, 黄思远 申请人:佛山市康强工业研究所, 佛山市石湾陶瓷一厂有限公司