无机材料热工设备.ppt

无机材料热工设备 杨军 大连交通大学 绪论 窑炉的发展 低级 高级 窑炉的发展 窑炉的发展 陶瓷的发展 陶瓷的发展 陶--瓷 原始青瓷--青瓷 青瓷--黑瓷--白瓷 白瓷 六大瓷系，五大名窑 彩瓷 陶瓷的分类 第一章 隧道窑 窑炉分类 连续式 间歇式 2．按照烧成品种可分为： （1）耐火材料隧道窑； （2）陶瓷隧道窑； （3）红砖隧道窑。 3．按热源可分为： （1）火焰隧道窑； （2）电热隧道窑。 4．按火焰是否进入隧道可分为： （1）明焰隧道窑； （2）隔焰隧道窑； （3）半隔焰隧道窑。 5．按通道多少可分为： （1）单通道隧道窑； （2）多通道隧道窑 6．按窑内运输设备可分为： （1）车式隧道窑；机械或液压式推进，窑车可自动循环，炉温可分区自动控制，最高温度1700℃。 （2）推板隧道窑；单板推进或双板推进，推进形式为机械式或液压式。可设计成微机控制全自动循环式。最高温度为1700℃。 （3）辊底隧道窑；机械全辊道传动方式，可设计成微机控制、全自动循环，最高工作温度为1400℃。 （4）输送带隧道窑； （5）步进式隧道窑； （6）气垫式隧道窑。 第一节 合理的烧成制度 烧成过程（普通粘土质陶瓷制品） 1、预热带20-200 ℃阶段 作用：排除残余水分 注意： 水分过高 不宜升温快，引起不均匀 收缩，变形和开裂 水分（约1%）以下，可快速升温 水分应小于0.5%，快速烧成窑 进口温度超过300 ℃，大大缩短预热带 2、200-500 ℃阶段 作用：排除结构水（结晶水和层间水） 注意： 高岭土中结晶水，温度提高100 ℃，速度提高1倍。 快速烧成窑 温度提高到700 ℃ 本阶段属安全阶段 3、500-600 ℃阶段 作用：石英晶型转化 注意： β-SiO2转化α-SiO2，体积膨胀0.82% 温度分布不均匀，使制品各部分膨胀不均匀 本阶段控制不当，属危险阶段 4、600-1050 ℃阶段 作用：氧化阶段 注意： 900℃左右进入氧化带 硫化铁氧化生成氧化铁和二氧化硫 碳酸盐分解放出二氧化碳 有机物中的碳氧化放出二氧化碳 一定的时间、一定的温度和一定的氧化气氛 本阶段温度不能过高，否则制品发黄 5、1050-1200 ℃阶段 作用：还原阶段 注意： 燃烧产物含有2-4%一氧化碳 一氧化碳能将氧化铁（褐黄色）还原成氧化亚铁（青色），坯体白里泛青 含铁少，含钛较高，应在氧化气氛中烧成 6、1200-1300 ℃阶段 作用：烧结阶段 注意： 出现玻璃相 通过烧成段的时间由氧化、还原和烧结速度决定 烧成时间与制品厚度的平方成正比 7、1300-700℃阶段 作用：冷却带的急冷阶段 注意： 塑性阶段， 可以急冷而不开裂 均匀急冷，否则还是会开裂的 急冷宜采用急冷气幕，直接吹凤急冷 直接吹风急冷阻挡烟气倒流，防止产品熏烟 有些产品不宜直接吹风急冷，间接急冷 8、700-400℃阶段 作用：缓冷阶段 注意： 产品中的石英晶型转化， 有体积收缩。 必须注意窑内温度均匀，使产品冷却均匀，才不会开裂塑性阶段， 9、400-80℃阶段 作用：缓冷阶段 注意： 可以直接鼓风冷却，但温度低而快不了 合理烧成制度小结 只要窑内温度均匀，各个阶段都可以快 氧化、还原和烧结却要按照反应所需时间来控制 普通陶瓷制品可以在1-2小时内烧成，甚至可以缩短 烧成制度确定原则 烧成制度 温度制度 气氛制度 压力制度 温度制度 从理论上说，温度制度的制订．可用有限差法或有限元法，用计算机数值求解．求出备阶段制品内部的温度场，最大温差和温度梯度。然后根据制品内部允许的最大温差制订最合理（最快）的升、降温曲线 1）在各阶段应有一定的升（降）温速率，不得超过 制品内部温度分布不均匀，其膨胀和收缩程度不同，产生应力，使制品变形或开裂。 内部温度不均和升(降)温速度有关，升(降)温速度愈快，制品内部温度愈不均匀； 制品内部温度均匀，应该有—定的升温或降温速率，不得超过，以免内外温差过大形成破坏应力。 还要考虑在该阶段中所进行的物理-化学变化所需时间 2）在适宜的温度下应有一定的保温时间，使制品内外温度趋于一致，借达到烧成温度，保证整个制品内外烧结 3）在氧化和还原阶段应保持一定的气氛制度，以保证制品中的物理-化学过程地进行 4）全窑应有一个合理的压力制度，以确保温度制度和气氛制度的实现 烧成制度的确定原则小结 同一种制品可在较高的温度下和较短时间内烧成，也可以在较低的温度下（当然要在允许的温度内