1、無機材料工藝原理,燒 成,本章講授的主要內(nèi)容,基本概念 燒成原理 燒成制度 燒成技術(shù)與設(shè)備 現(xiàn)代燒成技術(shù),基本概念,燒成：無機非金屬材料坯體在高溫中通過熱化學(xué)反應(yīng)，形成預(yù)期的礦物組成和顯微結(jié)構(gòu)，從而獲得所要求性能的產(chǎn)品的工序。,基本概念,燒成是一個復(fù)雜的過程，它包括燃料的燃燒，物料或坯體的加熱及其在加熱過程中發(fā)生的一系列物理化學(xué)反應(yīng)，直至制品冷卻。整個過程存在著復(fù)雜的熱量傳遞、質(zhì)量傳遞的過程，它們互相影響、相互制約。,基本概念,熱量傳遞： 燃燒過程：燃料窯體和制品，窯體制品； 制品傳熱：表里 冷卻過程：制品窯體和氣體； 環(huán)境空間：窯體散失給周圍的氣體和物體。,基本概念,質(zhì)量傳遞： 自擴散和相互

2、擴散 分解、氧化和還原 生成新相，或低共熔物，或液相而填入各種孔隙。 條件：主要決定于溫度和物質(zhì)的濃度。,基本概念,動量傳遞： 窯內(nèi)氣體處于流動狀態(tài)。燃料和助燃空氣不斷進入窯內(nèi)，燃燒產(chǎn)物（火焰、煙氣）不斷地被排除；熱氣流通過制品表面，直接影響到制品熱量的傳遞；而在冷卻時又希望隔離熱源，避免熱氣體的流入，往往用外加冷氣流的辦法，一可阻擋熱氣流，二可加快制品的冷卻，使熱氣流上下攪動也可使窯內(nèi)上下溫度均勻。 動量傳遞可直接影響熱量的傳遞和質(zhì)量的傳遞。,基本概念,只有很好地組織好這三種傳遞過程，才能圓滿地完成燒成過程。,基本概念,最明顯的現(xiàn)象： 外型尺寸收縮； 密度增加； 硬度和機械強度顯著提高； 對

3、水和酸的穩(wěn)定性大大增強； 電氣性能及其它性能的改善。,基本概念,燒成的方式： 一次燒成：要求坯釉的成熟溫度一致，施釉要求較嚴(yán)格，但省能。 二次燒成：坯、釉分做二次燒成的燒成方式。當(dāng)生坯的燒成溫度較高，或生坯強度較差，釉的成熟溫度比坯的低很多時，為保證產(chǎn)品質(zhì)量和便于施釉操作的機械化，常采用此種方式。,燒成原理-推動力,粉末顆粒增大，表面能減少。 缺陷減少，存在各種晶格缺陷。 燒成是系統(tǒng)總能量減少的過程，這就是燒成過程的動力。 燒成過程實質(zhì)上是燒成制品是由介穩(wěn)態(tài)向穩(wěn)定態(tài)轉(zhuǎn)變的過程。 由于本身所具有的能量難以克服能壘，故燒成一般不能自動進行，須升到一定的溫度才可。,燒成原理-原動力,燒結(jié)頸部與粉末顆

4、粒其它部位之間存在化學(xué)位差。 表面張力造成的一種機械力，它垂直作用于燒結(jié)曲面上，使燒結(jié)頸向外擴大，最終形成孔隙網(wǎng)。 過?？瘴粷舛忍荻纫馃Y(jié)頸表面下微小區(qū)載內(nèi)的空位向粉末顆粒內(nèi)擴散，從而造成原子在相反的方向上的遷移，使頸部得以長大。 燒結(jié)頸表面與顆粒表面之間存在的蒸氣壓之差，將導(dǎo)致結(jié)頸遷移。,燒成原理-物質(zhì)遷移,燒成過程中的傳質(zhì)機理很復(fù)雜，可分為： 粘塑性流動過程； 擴散過程，有體積、表面和界面擴散； 蒸發(fā)凝結(jié)過程； 溶解沉析過程； 從物相傳質(zhì)角度看，坯體燒結(jié)有固相燒結(jié)和液相燒結(jié)。 固相燒結(jié)，出現(xiàn)、過程； 固液燒結(jié)，出列、過程； 復(fù)雜燒結(jié)中，上述四種情況并存。,燒成原理-物質(zhì)遷移,表面遷移：物

5、質(zhì)在顆粒表面流動而引起的遷移，表面擴散與蒸發(fā)凝結(jié)，此時燒結(jié)體的基本尺寸、密度不變。 體積遷移：體積擴散、塑性流動以及非晶物質(zhì)的粘性流動，通常發(fā)生在燒結(jié)的后期。,兩球燒結(jié)模型的物質(zhì)遷移類型,燒成原理基本過程,初期：表面擴散作用明顯，顆粒間的原始接觸點或面轉(zhuǎn)變成晶粒結(jié)合，形成燒成頸，其長大速度與物質(zhì)遷移機制有關(guān)。此階段中由于粉末顆粒結(jié)合面增大，燒結(jié)體的強度和導(dǎo)電性有明顯增加，但對顆粒內(nèi)晶粒尚末發(fā)生變化，顆粒外形也基本上沒有改變。坯體氣孔率大，收縮約在1%左右。,燒成原理基本過程,中期：以晶界和晶格擴散為主，顆粒開始粘結(jié)，燒結(jié)頸擴大，顆粒間距縮小，孔隙結(jié)構(gòu)變得光滑，形成連續(xù)的孔隙網(wǎng)絡(luò)。氣孔由不規(guī)則形

6、狀逐漸變成有三個顆粒包圍的圓柱形管道，氣孔相互連通，晶界開始移動，晶粒正常生長，坯體氣孔率降低為5%，收縮達80%90%。 此階段開始發(fā)生再結(jié)晶及晶粒長大。,燒成原理基本過程,后期，最終燒結(jié)階段：借助于體積擴散，氣孔已孤立、球化及收縮。由于晶粒的長大，孔隙與晶界脫離而成為孤立孔隙?？瘴粩U散到晶界處，孔隙 才繼續(xù)收縮。坯體收縮達90%100%。,燒成原理影響燒結(jié)因素,原始粉料的粒度 從理論上計算，當(dāng)起始粒度從2m縮小到0.5m，燒結(jié)速率增加64倍。這相當(dāng)于粒徑小的粉料燒結(jié)溫度降低150300。,燒成原理影響燒結(jié)因素,MgO起始粒度為20m時，即使在1400保持很長時間，僅能達相對密度70%；若粒

7、徑在20m，溫度為1400或粒徑在1m以下，溫度為1000時，燒結(jié)速率很快；如果粒徑在0.1m，其燒結(jié)速率與熱壓燒結(jié)相差無幾。,燒成原理影響燒結(jié)因素,為防止二次再結(jié)晶，起始粒徑必須細(xì)而均勻，如果細(xì)顆粒內(nèi)有少量大顆粒存在，則易發(fā)生晶粒異常生長而不利燒結(jié)。一般氧化物材料最適宜的粉末粒度為0.050.5m。,燒成原理影響燒結(jié)因素,原始粉末的粒度不同，燒結(jié)機理有時也會發(fā)生變化。例如AlN燒結(jié)，據(jù)報道當(dāng)粒度為0.784.4m時，粗顆粒按體積擴散機理進行燒結(jié)，而細(xì)顆粒則按晶界擴散或表面擴散機理進行燒結(jié)。,燒成原理,外加劑的作用 固相燒結(jié)中，少量外加劑（燒結(jié)助劑）可與主晶相形成固熔體促進缺陷增加；在液相燒結(jié)

8、中，外加劑能改變液相的性質(zhì)（如粘度、組成等），因而都能起促進燒結(jié)的作用。,燒成原理, 外加劑與燒結(jié)主體形成固溶體 條件：離子大小、晶格類型及電價數(shù)接近； 結(jié)果：使主晶相晶格畸變，缺陷增加，便于結(jié)構(gòu)基元移動而促使燒結(jié)。有限置換型固熔體比形成連續(xù)固熔體更有助于促進燒結(jié)。,燒成原理, 外加劑與燒結(jié)主體形成液相 由于液相中擴散傳質(zhì)阻力小、流動傳質(zhì)速度快，因而降低了燒結(jié)溫度和提高了坯體的致密度。,燒成原理, 外加劑與燒結(jié)主體形成化合物 燒結(jié)透明的Al2O3制品時，加入MgO或MgF2，以形成鎂鋁尖晶石（MgAl3O4）而包裹在Al2O3晶粒表面，以抑制晶界移動速率，充分排除晶界上的氣孔，對促進坯體致密化

9、有顯著作用。,燒成原理, 外加劑阻止多晶轉(zhuǎn)變 加入5%CaO 于ZrO2中，生成陰離子缺位固溶體，同時抑制晶型轉(zhuǎn)變，使致密化易于進行。,燒成原理, 外加劑起擴大燒結(jié)范圍的作用 加入適量La2O3和Nb2O5，可使鋯鈦酸鉛材料的燒結(jié)范圍由2040提高到80。 注意：只有適量的外加劑才能促進燒結(jié)，過量則會妨礙燒結(jié)相顆粒的直接接觸。,燒成原理,純Al2O3時的燒結(jié)活化能為502 kJ/mol，加入2%MgO后為398 kJ/mol，加入5% MgO時，升高到545 kJ/mol，則起抑制燒結(jié)的作用。,燒成原理,燒成溫度和保溫時間 提高燒成溫度對傳質(zhì)有利。溫度過高也會促使二次再結(jié)晶而使制品性能惡化，燒

10、成時會使液相量增加，粘度下降，使制品變形。,燒成原理,表面擴散只能改變氣孔形狀而不能引起顆粒中心距的逼近，因此不出現(xiàn)致密化過程。 高溫階段以體積擴散為主，低溫階段以表面擴散為主。如材料的燒成在低溫時間較長，會因表面擴散改變了氣孔的形狀而給制品性能帶來損害。故應(yīng)盡可能快地升到高溫以創(chuàng)造體積擴散的條件。 高溫短時間燒成是制造致密陶瓷材料的好方法，但還要結(jié)合考慮材料的傳熱系數(shù)、二次結(jié)晶溫度、擴散系數(shù)等各種因素，合理制定燒成溫度。,燒成原理,氣氛的影響 燒成氣氛可分為氧化、還原和中性三種。 在由擴散控制的氧化物燒成中，氣氛的影響與擴散控制因素有關(guān)，與氣孔內(nèi)氣體的擴散和溶解能力有關(guān)。 若氧化物的燒結(jié)是由

11、陽離子擴散速率控制，則在氧化氣氛中燒成，表面積聚了大量氧，使陽離子空位增加，有利于陽離子擴散的加速而促進燒成。,燒成原理,進入封閉氣孔內(nèi)氣體的原子尺寸愈小愈易擴散。氣孔消除也愈容易。如像氬或氮那樣的大分子氣體，在氧化物晶格內(nèi)不易自由擴散最終殘留在坯體中。但若像氫或氦那樣的小分子氣體，擴散性強，可以在晶格內(nèi)自由擴散，因而燒成與這些氣體的存在無關(guān)。,燒成原理,當(dāng)樣品中含有鉛、鋰、鉍等易揮發(fā)物質(zhì)時，控制燒結(jié)時的氣氛更為重要。如鋯鈦酸鉛材料燒結(jié)時，必須要控制一定分壓的鉛氣氛，以抑制坯體中鉛的大量溢出。并保持坯體嚴(yán)格的化學(xué)組成，否則將影響材料的性能。,燒成原理,成型壓力的影響 成型壓力愈大，對燒結(jié)愈有利

12、。但若壓力過大使粉料超過塑性變形限度，就會發(fā)生脆性斷裂。,燒成原理,生坯內(nèi)粉料的堆積程度、加熱速度、保溫時間、粉料粒度分布等都對燒成有一定的影響。 影響因素很多，且相互間的關(guān)系也較復(fù)雜，在研究燒結(jié)時若不充分考慮這眾多因素，就不能獲得具有重復(fù)性和高致密度的制品，并進一步對燒結(jié)體的顯微結(jié)構(gòu)和機、電、光、熱等性質(zhì)產(chǎn)生顯著的影響。,燒成原理示例,普通陶瓷的燒成：最重要的是物料在的物理化學(xué)變化，應(yīng)掌握對此的影響因素，進而分析燒成原理，為制訂合理的燒成制度提供堅實的理論基礎(chǔ)。,燒成原理-物理化學(xué)變化,燒成過程中的階段劃分 分低溫階段(由室溫300)； 氧化分解階段（300950） 高溫階段（950燒成溫度

13、） 冷卻階段（燒成溫度室溫）,燒成原理低溫階段(由室溫300)，,排除坯體中的殘余水分（約為25%）。坯體的強度和氣孔率都相應(yīng)的增加。 在120140間，由于坯體內(nèi)顆粒間尚有一定的孔隙，水分可以自由排出，可以迅速升溫，隨著溫度進一步提高，坯體中毛細(xì)管逐漸變小，坯體內(nèi)汽化加劇，此時應(yīng)均勻慢速升溫，尤其是厚度和形狀復(fù)雜的坯體更應(yīng)注意。此外，要求通風(fēng)良好，以使水蒸氣迅速排出窯外，避免冷聚在坯體表面。,燒成原理分解與氧化階段（300950）,坯體發(fā)生了較復(fù)雜的物理化學(xué)變化： 粘土和其他含水礦物排除結(jié)構(gòu)水； 碳酸鹽分解； 有機物、碳素和硫化物被氧化； 石英的晶型轉(zhuǎn)化。 它們都與窯內(nèi)溫度氣氛和升溫速度有關(guān)

14、 。,燒成原理分解與氧化階段（300950）,粘土礦物脫去結(jié)構(gòu)水與升溫速度有關(guān)，升溫速度加快，結(jié)構(gòu)水的排除移向高溫，結(jié)晶不良的礦物脫水溫度較低。高嶺石類礦物含結(jié)構(gòu)水量較多，在500650之間集中排出，而蒙脫石和伊利石類粘土含結(jié)構(gòu)水量較少，脫水速度較和緩 。,燒成原理分解與氧化階段（300950）,碳酸鹽的分解溫度與其結(jié)晶程度，升溫速度和氣氛有關(guān)。,燒成原理分解與氧化階段（300950）,可塑性粘土，如紫木節(jié)土、黑堿石、黑泥等都含有大量的有機物和碳素，在燒成的低溫階段，煙氣中的CO被分解，析出的碳素被多孔的坯體所吸附。這些物質(zhì)加熱時都要被氧化，反應(yīng)將持續(xù)至1100,燒成原理分解與氧化階段（300

15、950）,石英的晶型轉(zhuǎn)變： 573時，-SiO2-SiO2，體積膨脹0.82%。 在K2OAl2O3SiO2三元系統(tǒng)中，985時出現(xiàn)共熔物，由于雜質(zhì)的存在，該共熔點的溫度較相圖所示溫度約低60以上，即900左右時將在長石與石英，長石和被分解后的粘土顆粒的接觸部位出現(xiàn)熔滴。,燒成原理分解與氧化階段（300950）,物理化學(xué)變化小結(jié) 300-500為受熱膨脹； 500-600，高齡土多的收縮大，伊利石或石英多的則呈膨脹。 650-850，膨脹收縮不明顯，粘土收縮較大，高溫型石英負(fù)膨脹，長石有較大膨脹，故長石多粘土少的坯體顯示平緩膨脹。 850-900，長石顯著膨脹，粘土收縮相對平緩，總膨脹較小。此

16、階段危險性不大，可以進行快速升溫。但受窯爐類型制約。,燒成原理高溫階段（950燒成溫度）,氧化保溫期（9501050） 還原期（10501180） 弱還原期（ 1180止火溫度）,燒成原理高溫階段（950燒成溫度）,氧化保溫期的主要反應(yīng) 繼續(xù)氧化分解反應(yīng)并排除結(jié)構(gòu)水； 偏高嶺石轉(zhuǎn)化為鋁硅尖晶石和無定型SiO； 液相開始出現(xiàn)，并開始熔融石英； 在液相存在下，無定形石英和部分石英晶體轉(zhuǎn)化為方石英 。,燒成原理高溫階段（950燒成溫度）,還原期的起始溫度一般比釉的軟化溫度低150左右，使氣體在釉面氣孔未被封閉前排出。升溫速度平緩(30-35/小時)，使分解反應(yīng)充分進行。煙氣中控制CO(04)%，游離

17、O2(01)%。釉面封閉時作為還原結(jié)束溫度。,燒成原理高溫階段（950燒成溫度）,由于液相的粘滯流動和表面張力的拉緊作用，填充坯內(nèi)孔隙，促進晶粒重新排列，顆?；ハ嗫繑n，坯體顯著收縮致密，氣孔率降低，氣孔數(shù)目減少。形狀變圓，坯體強度顯著提高。,燒成原理高溫階段（950燒成溫度）,還原期主要反應(yīng) 由鋁硅尖晶石形成一次莫來石和方石英 硫酸鹽的分解和高價鐵的還原與分解 液相的大量生成 二次莫來石的形成 問題：何為“一次莫來石”與“二次莫來石”？,燒成原理高溫階段（950燒成溫度）,何為“一次莫來石”與“二次莫來石”？ 一次莫來石：由高嶺石分解經(jīng)固相反應(yīng)形成的粒狀及片狀莫來石； 二次莫來石：由長石熔體形

18、成的針狀莫來石。,燒成原理高溫階段（950燒成溫度）,還原燒成操作后要換成中性氣氛或弱還原氣氛，這樣使沉積的殘粒能充分燃燒，防止釉面污染，更重要地是使液相繼續(xù)發(fā)展，促進莫來石晶體進一步長大，由于中性氣氛很難控制，為了防止鐵的氧化使瓷器發(fā)黃，更不希望出現(xiàn)氧化氣氛，所以大多采用弱還原氣氛。,燒成原理高溫階段（950燒成溫度）,弱還原期廢氣組成是： CO2 （169）%； O2（0.51）%； CO（13）% 。,燒成原理高溫階段（950燒成溫度）,弱還原的末期要進行高火保溫，以完善坯體內(nèi)的物理化學(xué)反應(yīng)，保證組織結(jié)構(gòu)均一，調(diào)整窯內(nèi)各部位溫差。一般高火保溫維持24h。弱還原期升溫速度一般控制在10 /

19、h左右。坯體中顯氣孔率小于5%時作為弱還原的結(jié)束溫度。,燒成原理高溫階段（950燒成溫度）,玻化成瓷期：還原期和弱還原期。大量液相可以： 填滿坯體空隙，粘結(jié)晶粒，使瓷坯致密成為整體； 促進莫來石生成發(fā)育、降低燒成溫度、促進燒結(jié)； 阻止或延緩多晶轉(zhuǎn)變； 長石熔體具有高的粘度，石英和粘土分解產(chǎn)物的熔解又不斷的提高液相的粘度，使坯體具有很寬的燒成范圍和對組分變化的較低敏感性。因此長石質(zhì)瓷中液相量可高達5060%。但液相量過多，將使瓷坯的骨架削弱，增加變形傾向；過少則不能填滿坯體空隙，降低瓷的機電性能。,燒成原理高溫階段（950燒成溫度）,除高粘度液相外，陶瓷形狀在燒成過程中的穩(wěn)定性還與坯體中的結(jié)晶相

20、含量也有很大關(guān)系。莫來石晶體的線性尺寸不斷增大，交錯貫穿，它與殘余的石英粒子構(gòu)成了“骨架”，增強了瓷坯的結(jié)構(gòu)強度。,燒成原理冷卻階段（燒成溫度室溫）,由燒成溫度至850時，坯內(nèi)液相由塑性狀態(tài)開始凝固；850以下時，坯內(nèi)液相完全凝固，此時必須注意坯體內(nèi)外溫差所造成的熱應(yīng)力和石英晶型轉(zhuǎn)變時體積收縮應(yīng)力對坯體的不利影響，因此冷卻不宜過快，降溫速度應(yīng)控制在4070h,燒成原理釉的形成,釉料在加熱過程中發(fā)生一系列復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，大概可分為經(jīng)礦物脫水和分解、化合、燒結(jié)、熔融等階段。,燒成原理釉的形成脫水和分解,釉原料發(fā)生脫水反應(yīng)，滑石（8001000），硼酸（2001400） 碳酸鉀1100以上；碳酸

21、鈉1500以上；碳酸鋇的分解溫度從915開始，一直持續(xù)到1350。 長石在800以上時放出大量所吸附的各種氣體， 氧化鉛、硼酸、硼砂、氧化銻等均有不同程度的揮發(fā)。,燒成原理釉的形成化合,某些成分可通過固相反應(yīng)生成新物質(zhì)。堿金屬和硅酸從700起直950，可形成可熔性硅酸鹽，1150成為有流動性的溶液。 CaCO3和SiO2 在800使反應(yīng)生成CaOSiO2 ，CaCO3 和高嶺土在500600時開始反應(yīng)。 與硅酸反應(yīng)最快的是氟化物。水蒸汽的存在將加速反應(yīng)的進行。,燒成原理釉的形成燒結(jié),燒結(jié)是將粉末狀態(tài)的物質(zhì)經(jīng)過熱處理轉(zhuǎn)化為凝集塊狀的物質(zhì)。釉料中由于共熔物的生成形成熔層，硅酸不斷向熔層溶解，長石熔

22、化，在熔體的表面張力作用下，釉層轉(zhuǎn)變?yōu)閳詫嵵旅艿臒Y(jié)體。 在燒結(jié)過程中，釉料體積收縮增大，氣孔率降低。,燒成原理釉的形成熔融,釉熔融是經(jīng)過高溫處理由固相轉(zhuǎn)化為液相的過程。除高溫外，化學(xué)分解化合擴散和溶解都促進了熔融，燒結(jié)也促使釉的熔融。 在釉的燒結(jié)和熔融過程中，并與坯體相互反應(yīng)，滲透形成了坯釉中間層，當(dāng)釉層熔融并進入充分流動的階段，由于氣體的逸出和對流作用，使釉逐漸趨于均質(zhì)，在表面張力的作用下，均勻鋪展在坯的表面上，此時，釉已進入成熟。,燒成制度,只有按照坯釉的物理化學(xué)變化的需要來供給熱量和氣氛，才能獲得理想產(chǎn)品。燒成制度包括溫度制度、氣氛制度和壓力制度。影響產(chǎn)品性能的重要因素是溫度和氣氛，壓

23、力制度旨在溫度和氣氛制度的實現(xiàn)。溫度制度包括升溫速度、燒成時間和保溫時間，冷卻速度等參數(shù)。,燒成制度,在燒成制度中，升溫速度或冷卻速度的允許值取決于坯料在燒成或冷卻時所受到的應(yīng)力作用。,燒成制度制訂燒成制度的依據(jù),坯料在加熱過程中的性狀變化，資料：坯料的差熱、失重和燒成收縮及密度變化曲線，確定：合理的升溫速度、止火溫度和燒成溫度范圍，最優(yōu)點控制：既不影響產(chǎn)量又要減輕體積變化所造成的危害。,燒成制度制訂燒成制度的依據(jù),坯體的形狀、厚度和含水率：對于大型、厚壁制品，升溫不能過快，保溫時間不宜過短。 窯爐結(jié)構(gòu)、容量、燃料和裝窯密度。 燒成方式：一次燒成和二次燒成。 可借鑒同類產(chǎn)品的生產(chǎn)經(jīng)驗制定燒成制

24、度，但要經(jīng)過試燒，調(diào)整后才能用于正式生產(chǎn)。,燒成制度溫度制度的確定升溫速度,熱應(yīng)力包括物料的熱膨脹(或收縮)；沿制品厚度方向上的熱梯度。如果物料的熱膨脹大，或者熱梯度很大，不可避免的產(chǎn)生不同的熱應(yīng)力，尤其是在遇到有晶型轉(zhuǎn)變所產(chǎn)生的體積效應(yīng)時，熱應(yīng)力可能導(dǎo)致制品開裂。,燒成制度溫度制度的確定升溫速度,（1）低溫階段：升溫速度取決于坯體的顆粒組成、粘土含量、入窯水分及裝坯密度和溫差等因素。此時大型制品的溫升速度為3040/時，中小制品為5070/時。,燒成制度溫度制度的確定升溫速度,（2）分解和氧化階段：升溫速度取決于坯體中粘土類型及含量，窯爐結(jié)構(gòu)、窯內(nèi)氣氛，氣流速度等，一般，除含有粘土較多的坯體

25、，在其結(jié)晶水排除范圍不能升溫太快外，均可快速升高。大型坯體為2040/時、中小型坯體達5070/時，薄壁制品可達80200/時。,燒成制度溫度制度的確定升溫速度,（3）高溫階段：升溫速度取決于窯爐結(jié)構(gòu)、裝窯密度、坯體的收縮程度。窯容積大，溫差大，裝窯密度大；或坯體中粘土和溶劑含量多，收縮值大；燒結(jié)范圍窄時，應(yīng)緩慢升溫。在強還原階段，溫升速度為2540/h。弱還原階段，中小坯體為3040/h；大坯件為2030/h。高火保溫階段，液相大量出現(xiàn)，升溫速度就不重要了，為使坯體反應(yīng)完全，窯內(nèi)溫度均勻，升溫速度控制在10/h左右為宜。,燒成制度溫度制度的確定燒成溫度,燒成溫度是指瓷坯在燒成時獲得最優(yōu)性質(zhì)相

26、應(yīng)的溫度，即操作時的止火溫度。坯體的燒成溫度先是根據(jù)坯體的收縮率和氣孔率的變化及其燒結(jié)情況確定其燒成范圍。最后將產(chǎn)品在生產(chǎn)窯中試燒，測定產(chǎn)品的性能后確定。,燒成制度溫度制度的確定燒成溫度,從物理化學(xué)變化過程來看，燒成溫度取決于坯體內(nèi)液相和晶相的比例及升溫時液相粘度的變化。各類產(chǎn)品的配方，細(xì)度不同，在同一溫度下的液相粘度都不同，故其止火溫度也不一樣。,燒成制度溫度制度的確定保溫時間,兩次保溫： 1. 氧化階段結(jié)束時即轉(zhuǎn)入還原階段之前，稱為中火保溫或氧化保溫，其目的是使分解和氧化反應(yīng)能在坯體燒結(jié)和釉層封閉之前進行完全，并均勻窯內(nèi)溫度，保溫時間：大型坯件812小時，小型坯件46小時。,燒成制度溫度制

27、度的確定保溫時間,兩次保溫： 2. 將近止火時又進行一次保溫，稱為高火保溫。其目的是使窯內(nèi)溫度均勻，物理化學(xué)反應(yīng)趨于完全，使坯體具有足夠的液相量和適當(dāng)?shù)木w尺寸；另一方面，晶體在液相中有一個擴散過程，在坯體內(nèi)每個微觀區(qū)域，液相和固相濃度力求平衡，從而使固相和液相得以均勻分布，保證組織結(jié)構(gòu)趨于一致，坯體燒結(jié)程度一致，保溫時間為24小時。,燒成制度溫度制度的確定冷卻速度,從燒成溫度至850坯體處于塑性階段，快速冷卻產(chǎn)生的熱應(yīng)力大部分為液相的彈性和流動性所補償，快冷不會產(chǎn)生危險，冷卻速度可達到80100/時。 溫度繼續(xù)下降，坯體內(nèi)液相凝固，若冷卻過快則瓷件由于冷卻不均勻而產(chǎn)生有害應(yīng)力，導(dǎo)致開裂。特別

28、使在573和180270期間，石英晶型轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的體積效應(yīng)，將加劇熱應(yīng)力的破壞作用，因而冷卻速度應(yīng)緩慢。,燒成制度氣氛制度的確定,燒成氣氛對產(chǎn)品性能的影響 燒成氣氛是根據(jù)燃燒產(chǎn)物中的游離氧的含量和還原介質(zhì)的含量來確定的。 在燒成過程中，燒成氣氛不僅影響坯體的化學(xué)反應(yīng)，升溫速度，燒成溫度，而且影響瓷質(zhì)性能，顏色光澤。影響程度與原料種類和純度有關(guān)。,燒成制度氣氛制度的確定影響,氣氛對坯的顏色和透光性以及釉層質(zhì)量的影響 影響鐵、鈦的價數(shù)。 含鐵坯體，還原燒成時白度及透光性。對含鈦較多的坯料則應(yīng)避免還原氣氛。否則部分TiO2變成蘭紫色的Ti2O3，或形成墨色FeOFe2O3尖晶石和一系列鐵鈦混合晶體從而

29、加深鐵的呈色。 使 SiO2 和CO還原，可能會在制品表面形成Si黑斑。 形成氮的化合物，氮在高溫還原氣氛中可以形成化合物溶解于坯釉熔體中，遇到氧化氣氛或有Fe2O3 的氧化作用時，又會重新分離產(chǎn)生氣泡。,燒成制度氣氛制度的確定影響,氣氛對機電性能的影響 在電瓷燒成中發(fā)現(xiàn)，凡存在氧化發(fā)黃（赤變）的產(chǎn)品不僅外觀呈色不良，且瓷質(zhì)結(jié)構(gòu)松弛，冷熱性能、機械強度、體積電阻、擊穿電壓等性能指標(biāo)下降。產(chǎn)生發(fā)黃的原因是在還原階段中、未及時還原、或還原不徹底，還原氣氛不穩(wěn)定，使FeO氧化為Fe2O3，造成發(fā)黃。,燒成制度氣氛制度的確定影響,氣氛對升溫和窯內(nèi)溫差的影響 氧化焰空氣供給充分、燃燒完全、火焰無煙而透明

30、，升溫速度快，但窯內(nèi)的溫差大。若過?？諝膺^多，則會使升溫停滯或溫度下降。還原焰是一種有煙而混濁的火焰，火焰長而柔軟，窯內(nèi)溫差小，使窯內(nèi)各部位制品均勻受熱，減小產(chǎn)品性能的分散性。,燒成制度氣氛制度的確定,基本規(guī)律： 低溫階段：氧化氣氛； 氧化分解階段：氧化氣氛，或強氧化氣氛； 強還原階段：強還原氣氛； 弱還原和高火保溫階段：弱還原氣氛或中性氣氛； 冷卻階段：氧化氣氛,燒成制度氣氛制度的確定,原則：抓住氧化轉(zhuǎn)還原（轉(zhuǎn)換溫度或臨界溫度）和強還原轉(zhuǎn)弱還原這兩個溫度點，以及還原氣氛的濃度。 轉(zhuǎn)換溫度過低，坯釉分解氧化反應(yīng)不完全，易造成釉泡或煙熏； 轉(zhuǎn)換溫度過高，坯釉已燒結(jié)，釉面封閉，還原介質(zhì)難以滲入坯內(nèi)

31、，起不到還原鐵質(zhì)等作用，且易造成高溫沉碳，從而產(chǎn)生陰黃、花釉、釉泡和煙熏等缺陷，一般臨界溫度控制在釉始熔前150左右。 較有效的強還源溫度應(yīng)在1100之前。強還原氣氛由坯中鐵含量而定，一般含CO為36%。由強還原轉(zhuǎn)為弱還原的溫度以釉面封閉溫度為起點。此時CO為1.53.0%.,燒成制度氣氛制度的確定,決定還原時間的因素 還原氣氛強，時間可短，還原氣氛弱，則時間應(yīng)長； 坯體氣孔率越高，有利于氣氛介質(zhì)進入坯內(nèi)，因此在還原前半期的作用比后半期更有效； 坯體越厚越大，還原時間應(yīng)延長。 窯內(nèi)截面溫差越大，為使產(chǎn)品燒透，時間應(yīng)相應(yīng)延長。,燒成制度壓力制度的確定,壓力制度是實現(xiàn)溫度制度和氣氛制度的保證。負(fù)壓

32、有利于形成氧化氣氛，正壓有利于形成還原氣氛。 負(fù)壓過大，大量的熱煙氣被抽走，窯內(nèi)溫差大，易造成局部過燒或生燒，熱效率降低，燃料消耗增加。 正壓過大，煙氣外逸，散熱大，同樣增加燃料消耗；在隧道窯中會出現(xiàn)煙氣向冷卻帶倒流和漏入車下，使冷卻不良，窯車下部溫度升高；當(dāng)還原氣氛過濃時，導(dǎo)致煙熏。但增大正壓，對減小氣體分層，縮小上下溫差有利。,燒成制度壓力制度的確定,隧道窯壓力制度類型 全窯正壓，最大正壓點位于燒成帶偏后部位； 全窯基本上是負(fù)壓，只在燒成帶后上部為微正壓，最大負(fù)壓在煙氣匯總的煙道處； 預(yù)熱帶負(fù)壓，燒成和冷卻帶正壓，最大正壓點位于燒成帶后端，最大負(fù)壓點也在煙氣匯總的煙道處，零壓點為預(yù)熱帶的的

33、末端。,燒成制度壓力制度的確定,隧道窯壓力制度類型 一般采用最后一種壓力制度。預(yù)熱帶為負(fù)壓，使排煙通暢，吸入少量二次風(fēng)，保證轉(zhuǎn)換氣幕前為氧化氣氛。但負(fù)壓不應(yīng)過大，否則窯頭吸入過多冷氣，增大預(yù)熱帶前段上下溫差。燒成帶保持微正壓，使冷空氣難入窯內(nèi)，穩(wěn)定窯內(nèi)溫度和氣氛。高火保溫區(qū)保持微正壓以利于保證弱還原防止制品二次氧化，零壓點控制在預(yù)熱帶的末端，以便于分開焰性，使氧化、還原階段分明。,燒成制度壓力制度的確定,倒焰窯各階段的壓力控制與隧道窯運轉(zhuǎn)時各帶的壓力制度基本吻合。在高溫階段理想的操作方法是煙道內(nèi)有不大的負(fù)壓，零壓點處于窯底。窯內(nèi)處于不太大的正壓。 壓力大小還與燃料種類有關(guān)。如燒油的正壓值較燒煤

34、的大。壓力制度一經(jīng)調(diào)試后，應(yīng)力求穩(wěn)定。,燒成制度實例,燒成溫度采用曲線的形式來表示，即將溫度和氣氛隨燒成時間的改變來繪制，并將溫度時間曲線稱為燒成曲線。,燒成制度實例,隧道窯燒成過程 窯結(jié)構(gòu)尺寸：有效長度80m，其中預(yù)熱帶24m、燒成帶25m、冷卻帶31m，內(nèi)寬1.64m，內(nèi)高2.0m，燃燒室10對，其中氧化保溫3對，還原5對，高火保溫2對。窯車尺寸為長寬21.6m。 工藝條件 窯車推進速度1m/h，燃料：重油，重油霧化采用Dg2比例調(diào)節(jié)噴嘴。助燃高壓風(fēng)機壓力不小于120mm水柱，風(fēng)量不小于8100 m3/h，油溫90110，入窯坯體水分不大于1.5%。,燒成制度實例,隧道窯燒成操作要點 干燥

35、期：入窯3車位，溫度在550以前，氧化氣氛，微負(fù)壓。 氧化期：412車位，溫度970前，強氧化氣氛，零壓點在11車位。 氧化保溫期：1317車位，溫度970990，強氧化氣氛（O2含量不小于8%），15#車位處窯內(nèi)壓力為0.81mm水柱。 強還原期：1821車位，溫度9901130，強還原氣氛（CO含量2.55.0%），窯內(nèi)正壓操作，47看火孔冒出150250mm火苗。 弱還原期：2223車位，溫度11301180，弱還原氣氛（CO含量13%左右），8看火孔要冒出100mm左右火苗，不得帶煙。 高火保溫期：2425車位，溫度11801260，CO含量0.51.0%間，盡力縮小上下溫度差，防止生

36、燒和倒缽。 冷卻帶：2640車位。,燒成制度實例,間隙窯燒成過程實例 產(chǎn)品：220KV套管，燃料：重油 點火160 2h 氧化氣氛 窯內(nèi)壓力為微負(fù)壓 160300 14h 氧化氣氛 窯內(nèi)壓力為微負(fù)壓 300300 4h 氧化氣氛 窯內(nèi)壓力為微負(fù)壓 300540 12h 氧化氣氛 窯內(nèi)壓力為微負(fù)壓 540700 16h 氧化氣氛 窯內(nèi)壓力為微負(fù)壓 700800 5h 氧化氣氛 窯內(nèi)壓力為微負(fù)壓 900980 8h 氧化氣氛 窯內(nèi)壓力為微負(fù)壓 1040 下?；?12h14h 還原氣氛 正壓 高火保溫 4h 弱還原氣氛 上正 下負(fù),現(xiàn)代陶瓷窯爐的燒成制度,現(xiàn)代陶瓷窯爐應(yīng)用的新方法、新技術(shù)。 在預(yù)熱帶

37、，普遍地使用了頂吹和側(cè)吹氣幕風(fēng)。有利于調(diào)節(jié)預(yù)熱帶上下溫差、升溫速率的緩急和窯頭的溫度，氣幕風(fēng)的使用，使得在預(yù)熱帶上部的一段區(qū)域內(nèi)呈現(xiàn)一定程度的正壓，而不象傳統(tǒng)窯爐預(yù)熱帶全呈負(fù)壓的狀態(tài)。,現(xiàn)代陶瓷窯爐的燒成制度,使用潔凈燃料，自動控制水平提高，最高溫度點能夠控制到1的范圍內(nèi)，并且能長期保持穩(wěn)定，在冷卻帶，急冷風(fēng)由狹縫式改為排管式冷卻，冷卻效果均勻穩(wěn)定。 而傳統(tǒng)窯爐中，由于急冷風(fēng)比較集中并且量大，急冷溫度一般都在750以上，而在現(xiàn)代窯爐中，急冷溫度甚至可以降到600左右，在燒瓷片和日用瓷的輥道窯中，急冷溫度甚至可以降到550以下而不會出現(xiàn)風(fēng)驚缺陷。,現(xiàn)代陶瓷窯爐的燒成制度,壓力制度：窯爐的最大壓點

38、是在急冷和燒成帶尾部之間，在傳統(tǒng)窯爐中一般在1.51.8mm水柱；即15 18Pa，而在現(xiàn)代陶瓷窯爐中，壓力在5 8Pa左右，在緩冷帶，美國SD和意大利西蒂等公司的窯爐中還采用了頂吹和側(cè)吹結(jié)構(gòu)。,現(xiàn)代陶瓷窯爐的燒成制度,應(yīng)用新型保溫砌體和低蓄熱窯車：在產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量，以及產(chǎn)品能耗方面與傳統(tǒng)窯爐相比呈現(xiàn)出巨大優(yōu)勢。 產(chǎn)品質(zhì)量：現(xiàn)代窯爐的燒成缺陷非常低，合格率、優(yōu)級品率很高。 產(chǎn)品產(chǎn)量：一般都在50萬件以上，如在美國SD公司的窯爐，斷面3.8米年產(chǎn)量在100萬件。 窯爐適應(yīng)能力強：高、中、低檔產(chǎn)品在同一窯爐中都能有非常好的燒成質(zhì)量。 產(chǎn)品能耗低、周期短，若壓力制度調(diào)節(jié)合適，產(chǎn)品出窯溫度也很低，能夠

39、達到60以下。,現(xiàn)代陶瓷窯爐的燒成制度,調(diào)試極為方便：和傳統(tǒng)窯爐相比，更加有規(guī)律可循。故而現(xiàn)代窯爐產(chǎn)量高、缺陷低，并且能夠長期保持穩(wěn)定。 與傳統(tǒng)窯爐相比，現(xiàn)代陶瓷窯爐在結(jié)構(gòu)上，設(shè)備上的不同，主要體現(xiàn)在燒成制度中溫度制度和壓力制度相互適應(yīng)。 必須認(rèn)清和掌握現(xiàn)代陶瓷窯爐的特點和作用，掌握其調(diào)試方法，才能充分地利用這些新技術(shù)、新方法。,現(xiàn)代陶瓷窯爐的燒成制度,現(xiàn)代陶瓷窯爐中燒成制度的制定 1、現(xiàn)代窯爐，由于使用的是保溫砌體，低蓄熱窯車，潔凈化氣體燃料，以及自動化控制。整體窯爐的煙氣量的降低，無論是預(yù)熱帶、燒成帶和冷卻帶的壓力普遍下降，要求整個窯爐的送風(fēng)和排煙抽熱要有良好的配合。在整個窯爐內(nèi)部要掌握的

40、三個平衡： 預(yù)熱帶和燒成帶之間的平衡， 冷卻帶中、急冷風(fēng)和窯尾送風(fēng)與抽熱之間的平衡。 窯內(nèi)壓力和窯下壓力之間的平衡。 這三個平衡哪一個平衡做得不好，都會對產(chǎn)品質(zhì)量窯爐使用壽命造成影響。此外，窯頭的氣幕風(fēng)機和窯尾風(fēng)機、緩冷帶的頂吹、側(cè)風(fēng)機都地對整個窯爐的溫度和整窯的壓力產(chǎn)生影響。,現(xiàn)代陶瓷窯爐的燒成制度,2、在現(xiàn)代陶瓷窯爐中，可綜合升溫速度，上下溫差、晶型轉(zhuǎn)換等工藝因素，再結(jié)合排煙和氣幕風(fēng)機以及各分類閘板的開度可以方便地調(diào)整預(yù)熱帶和冷卻帶的溫度壓力制度。在冷卻帶，冷風(fēng)的鼓入應(yīng)盡量由上部鼓入，抽熱由上部抽出。急冷的溫度在保證不出風(fēng)驚的情況下，盡量降低一些，以緩解緩冷段的壓力。,現(xiàn)代陶瓷窯爐的燒成制

41、度,3、在燒成帶，制定溫度曲線一定要與壓力制度有效地結(jié)合起來。在制定溫度曲線時除考慮工藝質(zhì)量要求以外，還要考慮燒成帶自動控制的設(shè)備特性的特點。一般燒成帶各區(qū)的自動控制分為單獨控制煤氣和空、燃?xì)獗壤刂苾煞N。在這兩種控制中，若溫度制度不合理，對壓力制度的影響就會呈現(xiàn)出兩種不同的形式。,現(xiàn)代陶瓷窯爐的燒成制度,a、在單獨控制燃?xì)獾母G中，由于窯氣和燃?xì)獾谋壤窃谝欢ㄈ細(xì)忾_度下的固定比例，這時亦會出現(xiàn)兩種情況，一是燒成溫度低于設(shè)定溫度，此時燒嘴處于開大狀態(tài)，燒嘴燃燒強烈，其控制下的窯爐內(nèi)的溫度場也很強。二是燒成溫度高于設(shè)定溫度，燒嘴就會關(guān)小，而這時空氣壓力是不變的，空燃比例就會失調(diào)。如果溫度曲線不合理

42、，設(shè)定溫度高出實際溫度許多，此區(qū)的燒嘴會關(guān)至最低，此時燒嘴起的就是降溫作用，窯內(nèi)的溫度場因此強弱不均。產(chǎn)生過多的廢氣，造成窯內(nèi)壓力制度不合理。,現(xiàn)代陶瓷窯爐的燒成制度,b、在空、燃比例調(diào)節(jié)的窯爐中，如果溫度制度不合理也會出現(xiàn)兩種情況，第一種情況與前面提到的是一致的，只是燒嘴開大的同時，空氣和燃?xì)馐峭瑫r增長的。在出現(xiàn)第二種情況時，如果設(shè)定溫度過低，此區(qū)燒嘴的空燃?xì)怅P(guān)得太小時，燒嘴處于最小火燃狀態(tài)（如執(zhí)行器和比例閥調(diào)得不好，沒有此狀態(tài)），燒嘴產(chǎn)生的煙氣量大大減小。而排煙拉力是一定的，此時，燒成帶煙氣就會被過多拉向窯頭一側(cè)，窯前部溫度升高。如果此時另一區(qū)甚至更多的溫度高于設(shè)定溫度時，就會加劇這種情況

43、。窯爐前溫度和壓力變得極不穩(wěn)定，窯爐部溫度升高而后部溫度急劇降低。這種情況在頂車不連續(xù)和裝車不均時，尤為明顯。,現(xiàn)代陶瓷窯爐的燒成制度,上述的兩種情況表明，在制定溫度制度時，除了考慮工藝要求外，還必須使燒嘴各區(qū)的執(zhí)行器開度穩(wěn)定在合適的位置上，使執(zhí)行器上下都有一定余量來調(diào)節(jié)，并且這個開度不應(yīng)相差太大。這個比例應(yīng)該在40 60%之間。這樣溫度制度和壓力制度才能達到有機地配合。否則，如果執(zhí)行器的開度波動過大，如某一區(qū)開度在20%而加另一區(qū)又在80%，燒成過程中就會產(chǎn)生偏差，窯爐的穩(wěn)定性也會降低。,燒成技術(shù),普通硅酸鹽制品的燒成設(shè)備主要有隧道窯、輥道窯、倒焰窯、直焰窯、梭式窯、電阻爐及各類熔窯等，多以

44、煤、重油和天然氣等為燃料。,遂道窯,抽屜窯的特點,等溫高速噴嘴的使用 普通燒嘴在窯爐內(nèi)的傳熱狀況 升溫速率一般控制在不損壞坯件的最佳限度內(nèi)，若產(chǎn)品內(nèi)外溫度梯度過大，內(nèi)應(yīng)力可能會引起坯件(瓷件)開裂或炸裂而產(chǎn)生廢品。 普通燒嘴火焰溫度很高，在燒嘴噴出口附近的坯件被迅速加熱，使被加熱坯件的背火面和遠離火口的坯件很難同時均勻加熱。在中低溫階段，為防止和克服由于各部位溫度不均勻，多采取保溫和放慢升溫速度的辦法，通過“均溫”逐步縮小窯內(nèi)各部位溫差。高溫時，窯內(nèi)待燒制品間可以互相輻射，強化了制品表面和自身內(nèi)在的傳熱時才有可能加快升溫速度。,抽屜窯的特點,普通燒嘴在窯爐內(nèi)的傳熱狀況 “斯且芬波爾茨曼定律”得

45、知，輻射能量的大小是與輻射源和受熱體之間絕對溫度差的四次方成正比，進入窯內(nèi)的可輻射的焰氣與待加熱的坯件溫差越大，輻射傳熱量也越多。這種用加大溫差的辦法來提高傳熱效率，在陶瓷行業(yè)制品(尤其是大型或形狀復(fù)雜的制品)焙燒過程中，特別在幾個容易出現(xiàn)產(chǎn)品缺陷的階段，往往造成靠近輻射源(火口、噴嘴出口)的坯件或朝向輻射源的坯件有因過快加熱而產(chǎn)生缺陷的危險。背著輻射源的坯件或坯件的部分，往往與朝向輻射源的部分有明顯的溫差，嚴(yán)重時可能造成坯件變形，彎曲甚至開裂，炸裂等等?？梢?，對于焙燒陶瓷的窯爐單靠輻射能力的提高來加快傳熱效率還是存在許多弊端的。,抽屜窯的特點,等溫高速燒嘴 高速噴出的焰氣的溫度可以調(diào)節(jié)到接近

46、產(chǎn)品燒成工藝規(guī)定的各階段溫度(近似地稱為等溫)，特別在低溫階段特別重要，高速氣流所產(chǎn)生的擾動和卷吸作用，使得窯內(nèi)對流傳熱效率及溫度的均勻性分布大為改善。采用等溫高速燒嘴。是縮短窯爐燒成周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，大幅降低能耗的重要途徑之一。,抽屜窯的特點,等溫高速噴嘴的使用，相對來說通過輻射傳熱形式傳給坯件的熱量減少了很多。也即，爐壁(窯墻和窯頂)的間接輻射作用大為減弱。 以輻射為主的傳統(tǒng)窯爐，首先用大量的熱量去加熱爐墻，然后才有可能加熱(包括反射)制品。,抽屜窯的特點,等溫高速燒嘴的選用 從調(diào)溫形式分有帶二次風(fēng)(調(diào)節(jié)出口溫度)和不帶二次風(fēng)兩種。 帶二次風(fēng)的調(diào)溫高速燒嘴，往往是燃料和助燃空氣完全燃燒后

47、，在噴出的焰氣中再摻入二次空氣來調(diào)節(jié)降低噴出的焰氣的溫度。適用于低熱值燃料。對高熱值燃料，在燒嘴燃燒腔內(nèi)完全燃燒，對燃燒腔耐火材料的要求非常苛刻，也不利于還原氣氛的燒成，因為，即便關(guān)掉二次風(fēng)的供給，由于該燒嘴是按在完全燃燒狀態(tài)下工作而設(shè)計的，也無法實現(xiàn)還原氣氛。,抽屜窯的特點,二次風(fēng)的調(diào)溫?zé)?，由于其調(diào)節(jié)比非常大，即使在空燃比變化范圍中都能穩(wěn)定燃燒，故這種燒嘴既能達到良好的調(diào)溫效果，又能很方便的達到還原氣氛。 該型燒嘴的燃燒腔壁面溫度較低，對燃燒腔耐火材料也沒有許多苛刻要求。再由于調(diào)溫和變換氣氛都在同一套空煤氣系統(tǒng)中完成，因而對實現(xiàn)自動控制和降低控制造價都是十分有利的，即便是人工操作也很容易掌

48、握。,抽屜窯的特點,傳統(tǒng)窯爐，多用重質(zhì)耐火磚(頂多有一層隔熱層)，其形式也多為拱頂，爐壁散熱損失大；窯爐容積利用率也較低。制品的加熱首先是待到窯體各部分加熱升溫后才有可能使被加熱。 現(xiàn)代化窯爐，選用了導(dǎo)熱系數(shù)小，比重小，強度高，抗熱震性好的輕質(zhì)耐火材料(磚或纖維制品)，作成輕質(zhì)窯墻，平吊頂結(jié)構(gòu)，窯爐有效容積增大，窯體蓄熱散熱量減少，窯的熱惰性非常低，再加上有效的對流換熱的加強，使窯爐的燒成周期大為縮短，能耗大幅度降低。,抽屜窯的特點,全纖維的窯體結(jié)構(gòu)會有更大的節(jié)能效果，但由于纖維抗火焰沖刷的能力較弱，一般當(dāng)氣流速度過大時纖維就會產(chǎn)生剝落，加速粉化使其使用壽命大為降低，因此阻礙了纖維在高速燒嘴窯

49、爐上的應(yīng)用推廣。需用“鎧甲材料”附著在不同種類的纖維材料表面上，以大幅度降低燃耗，而且窯爐使用壽命比用輕質(zhì)磚還要長。再由于砌爐材料容重小，相應(yīng)的爐體鋼結(jié)構(gòu)費用可降低，基礎(chǔ)可簡化，無論一次投資還是運轉(zhuǎn)成本都會大為降低 。,抽屜窯的特點,窯爐管路系統(tǒng)設(shè)計是否合理也會影響高速燒嘴性能的發(fā)揮。例如，抽屜窯往往通過換熱器回收煙氣余熱，加熱助燃空氣。 管路系統(tǒng)布置不合適或施工粗糙，使得各點流量分配不勻，造成燒嘴工作狀況差異較大，則會給窯爐運轉(zhuǎn)工作帶來一定影響。,抽屜窯的特點,窯爐的控制水平對窯爐正常運有著密不可分的聯(lián)系，許多窯爐運行，受人為因素影響較嚴(yán)重(技術(shù)水平，責(zé)任心等)，造成運轉(zhuǎn)不正?；蜻_不到預(yù)期的

50、經(jīng)濟技術(shù)效果。 在經(jīng)濟條件允許的情況下，最好采用自動控制，使窯爐在最佳狀態(tài)下(最佳空燃比，最小用電量，最理想工藝狀態(tài))運轉(zhuǎn)，盡管一次投資較非自控系統(tǒng)會高些，但長期的產(chǎn)品質(zhì)量提高，以及燃耗，用電量的減少使投資很快回收并長期受益，這已為眾多用戶所證明是一本萬利的。,窯爐的施工和有關(guān)問題,窯爐施工技術(shù)是一個非常重要的問題。如果施工質(zhì)量差或方法不合理，便會在很大的程度上影響窯爐的使用壽命和燒成工藝，并降低窯的熱效率，增加維修費用。 窯爐要求：承受高溫荷重，要求一定的嚴(yán)密性和幾何尺寸的準(zhǔn)確性，以防止窯內(nèi)熱氣體外漏和冷空氣的吸入，能適應(yīng)燒成工藝的要求，保證窯內(nèi)壓力、溫度、氣氛制度的實現(xiàn)。窯墻是單面受熱，且

51、溫度高低有別，膨脹和收縮不同，容易損壞，間歇式的窯爐尤甚。 窯爐施工的首要任務(wù)就是保證砌筑安裝質(zhì)量，使昂貴的窯爐設(shè)備更好更快地發(fā)揮效益，同時也應(yīng)爭取降低造價。,窯爐的施工和有關(guān)問題,窯爐的地基與基礎(chǔ)問題和要求 1）地基：一般應(yīng)事先進行工程地質(zhì)勘察，掌握土的物理和力學(xué)性質(zhì)，要求搞清楚地基土質(zhì)的好壞，承載力的大小，地下水位的高低，土層的分布是否均勻，有無軟土層，有無暗濱、池塘、古井、古墓等情況。如無條件勘察，那只有在土壤開挖后看土質(zhì)與設(shè)計要求是否相符，有無特殊之處，再根據(jù)具體情況，參照附近建筑物的處理地基的做法以及憑經(jīng)驗和參考有關(guān)資料商量研究決定其處理辦法。,窯爐的施工和有關(guān)問題,2）圓窯地基：圓

52、窯整體性較好，容許有較大的均勻沉陷，基礎(chǔ)的單位荷重根據(jù)計算一般為1.2kg/cm2左右。 圓窯要求基礎(chǔ)高出地下最高水位（或叫地表水位）60cm以上，若不得已只有建在低洼的或地下水位過高的地方，則應(yīng)采取防水、排水措施，防止地下水進入或滲透到窯底與煙道中，以免影響通風(fēng)或由于濕氣太重而影響制品的質(zhì)量。,窯爐的施工和有關(guān)問題,3）隧道窯的地基：因為隧道窯是長形的建筑物，且窯內(nèi)要裝軌道，要求地基有較高的承載力，特別要求在窯的長度范圍內(nèi)土質(zhì)均勻一致。 同圓窯一樣，隧道窯要建在地下水位以上，其基礎(chǔ)幾乎都采用鋼筋混凝土，因基礎(chǔ)面積較大，工程量多，耗時亦長，施工中更要認(rèn)真注意質(zhì)量。,窯爐的施工和有關(guān)問題,4）煙

53、囪的地基與基礎(chǔ)：煙囪是獨立的砌體。允許較大的均勻下沉。地基承載力達1.2kg/cm2以上的比較均勻土質(zhì)做為煙囪地基是無問題的。囪基埋置的深度，除根據(jù)地基的承載力、土層的厚度考慮外，還應(yīng)配合煙道的位置來綜合考慮。煙囪基礎(chǔ)（尤其是高30米以上的）幾乎都采用鋼筋混凝土基礎(chǔ)。,窯爐的施工和有關(guān)問題,窯爐施工應(yīng)遵循和注意的主要問題 對施工人員的要求 1、施工人員應(yīng)充分了解設(shè)計意圖，掌握材料的理化性能指標(biāo)，檢查材料的質(zhì)量及規(guī)格尺寸，根據(jù)具體情況及時研究對策。 2、施工人員必須在進行每一次工序之前向工人作詳細(xì)的技術(shù)交底，在砌筑過程中還要隨時檢查施工質(zhì)量和對照圖紙測量尺寸位置等。 3、鑒于基準(zhǔn)面和中心線是窯爐

54、施工的準(zhǔn)繩，是窯爐施工進展過程中隨時檢查、測量的依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，所以一定要嚴(yán)格細(xì)致、準(zhǔn)確地訂出基準(zhǔn)面、中心線，并牢牢固定好標(biāo)記。,窯爐的施工和有關(guān)問題,4、隧道窯內(nèi)軌道的鋪設(shè)是極為重要的，是影響施工質(zhì)量的關(guān)鍵部分。所以在鋪軌的過程中各工種同志要密切配合，一絲不茍的工作，軌道一定要經(jīng)反復(fù)測量多次核準(zhǔn)后再裝固。 5、拱模制作尺寸的精確和安裝質(zhì)量是砌拱質(zhì)量的前提，所以工人常說模子是師傅，是有一定道理的。因此在發(fā)拱前要嚴(yán)格檢查拱模的制作安裝質(zhì)量，一定要完全合符標(biāo)準(zhǔn)，然后才能砌供。否則拱蓬達不到設(shè)計要求，將帶來嚴(yán)重后果。,窯爐的施工和有關(guān)問題,6、窯爐砌筑要求達到的主要質(zhì)量是堅固穩(wěn)定、尺寸準(zhǔn)確、密實飽滿、整齊

55、美觀，這是工藝和結(jié)構(gòu)的需要，施工必須圍繞這些目標(biāo)工作。 7、施工人員要熟悉和理解國家施工和驗收規(guī)范及有關(guān)操作規(guī)程，嚴(yán)格按規(guī)范和設(shè)計的要求參考有關(guān)資料和經(jīng)驗進行施工。,窯爐的施工和有關(guān)問題,8、施工時，應(yīng)從圖紙上把各孔、洞、槽、眼、凹凸、預(yù)留、預(yù)埋等部分的位置編繪在“施工日記薄”上，隨身帶著，便于查閱。上班預(yù)先按此劃出中心線，下班又按此檢查一遍，看有無遺漏和差錯，并及時糾正。 9、施工不僅要管技術(shù)抓質(zhì)量，同時也要抓進度抓節(jié)約，要合理安排一切，科學(xué)合理地安排和調(diào)劑人力、物資、運輸?shù)龋允沟玫阶罴研Ч?。,窯爐的施工和有關(guān)問題,10、按工程項目，每天記寫施工日記，把天氣氣候變化情況、工作內(nèi)容、工作進

56、度情況、遇到的問題、解決的辦法、工程變更、檢查結(jié)果，以及事故和心得體會等記下來，以備事后查考，且有利于總結(jié)工作，若長期堅持下去受益非淺。 11、從事窯爐施工的技術(shù)人員必須深入學(xué)習(xí)和掌握陶瓷熱工專業(yè)方面的知識理論，同時學(xué)習(xí)一些建筑施工技術(shù)知識，在實踐中才能主動靈活而正確解決和處理所遇到的各種予想不到的施工問題。,窯爐的施工和有關(guān)問題,施工質(zhì)量對窯爐的影響問題 1、耐火材料砌體損壞問題：熱應(yīng)力取決于溫度和溫度梯度，在窯爐的高溫部位，尤其是拱蓬又有橫向推力的影響容易損壞。 容易損壞的主要部位：燃燒室、拱蓬、孔洞及過橋，隧道窯的燒成帶、圓窯的熱底板、內(nèi)膽、爐門等處。 損壞的基本特征：松動、位移、變形、

57、開裂、下沉等。 損壞的原因：由設(shè)計結(jié)構(gòu)、材料質(zhì)量、砌筑質(zhì)量、烘窯和使用維護等條件因素所決定。 施工不當(dāng)、質(zhì)量不高，砌體的灰縫過大、不密實飽滿，或砌筑時沒有咬緊和楔實以及用了操作過程中損傷了的材料等，都促使窯爐的損。,窯爐的施工和有關(guān)問題,2、窯爐外墻損壞：如開裂、走動、下沉。因其砌筑方面的原因有灰縫過大，密實性差，或砌筑不合要求沒有銜接咬砌好，其次是排氣孔留設(shè)不合理和使用的灰漿不對等。 水泥粘土砂漿：水泥在常溫下膠結(jié)合力強，滲入粘土中使灰漿稠度和流動性適中，粘土與磚的粘著力又好，在溫度升高的情況下（指窯外墻一般能達到的溫度而言），粘土體積收縮、排出所含水份，而水泥又需要吸收水份，體積影脹，所以

58、這類灰漿與紅磚結(jié)合較好，砌體抗拉強度也較高。 石灰粘土砂漿：粘土在溫度升高的情況下體積收縮，而石灰內(nèi)的游離氧化鈣受熱則膨脹，同時粘土與紅磚粘結(jié)較好，石灰與粘土因受熱愈來愈結(jié)，所以砌體抗拉強度也較高。,窯爐的施工和有關(guān)問題,3、煙囪開裂問題：開裂的主要原因是囪壁受熱膨脹產(chǎn)生溫度應(yīng)力的影響。故在結(jié)構(gòu)上應(yīng)采取空氣隔熱層做法。厚壁與薄磚因?qū)岵灰粯樱谄浣唤犹幰踩菀滓驕囟炔町a(chǎn)生開裂，所以要盡量減少囪內(nèi)壁階，或在交接處采取加固措施（打箍）。其次有些囪因砌體抗拉性能差、灰漿標(biāo)號不夠也會產(chǎn)生開裂，用頂順拉接的砌筑比全頂?shù)睦有阅芎?，再適當(dāng)提高灰漿標(biāo)號也是防止煙囪開裂的一個辦法。,窯爐的施工和有關(guān)問題,4、施

59、工質(zhì)量對燒成工藝的影響：其主要的原因是： 施工的尺才誤差較大，如斷面尺寸和形狀、位置尺寸（包括水平和垂直方向的）等，這就等于是在一定程度上改變了設(shè)計，使計算準(zhǔn)確的東西成了不準(zhǔn)確，這當(dāng)然就給操作控制帶來困難。 灰縫過大，砌體不密實。其結(jié)果是窯體氣密性差，導(dǎo)致漏氣、漏火，從而使窯體容易損壞。比如：窯車砌筑尺寸誤差大，則車與車之間曲封不嚴(yán)，窯體曲封尺寸誤差大，則車與窯體之間的曲封不嚴(yán)，這都將產(chǎn)生漏風(fēng)，影響燒成工藝和熱效率，甚至?xí)?dǎo)致卡車事故。,窯爐的施工和有關(guān)問題,窯爐施工技術(shù)發(fā)展問題 窯爐施工在技術(shù)和效果上將提出更高的要求，促使施工技術(shù)的提高和改進。當(dāng)然施工技術(shù)的發(fā)展有賴于窯爐設(shè)計，耐火材料和施工設(shè)備的進步。要注意如下方面：,窯爐的施工和有關(guān)問題,1、從近期初級階段看：適當(dāng)?shù)氖勾u大型化，這樣可減少灰縫，增加整體強度，提高腳筑效率；逐步的增加散狀耐火材料（如耐火混凝土）的應(yīng)用，這樣可以實現(xiàn)機械化代替手工，加快施工進度，隨著散狀耐火材料生產(chǎn)技術(shù)的進步、質(zhì)量的提高，擴大其使用范圍；結(jié)合實際情況推廣應(yīng)用其它部門的施工方法和工具備，象運料的傳送帶，用泵輸送火泥，切磚用金剛石切割機等，以便減輕勞動強度，提高工作效率。,窯爐的施工和有關(guān)問題,2、從遠期高級階段看：隨著耐火料和高級隔熱材料的發(fā)展，窯體砌筑也象建筑業(yè)上將古老的