CN101112772A

CN101112772A - 蜂窝陶瓷湿坯体的横向切割与射频干燥方法

Info

Publication number: CN101112772A
Application number: CNA2007100206682A
Authority: CN
Inventors: 孔德双; 孔令仁; 赵春桃; 孔秋明; 刘名剑
Original assignee: JIANGSU GAOCHUN CERAMICS CO Ltd
Current assignee: JIANGSU GAOCHUN CERAMICS CO Ltd
Priority date: 2007-03-20
Filing date: 2007-03-20
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2027-03-20
Also published as: CN100556637C

Abstract

一种蜂窝陶瓷湿坯体的横向切割方法。首先使泥料通过模具挤压、以恒定的速度产生湿坯体，使待切割坯体在传送支架带动下以600mm/min～1000mm/min速度匀速向前移动；产生湿坯体以恒定速度移动时，同步移动、由不锈钢丝制成的切割器以40mm/min～60mm/min速度垂直向下切断湿坯体。所述蜂窝陶瓷湿坯体的射频干燥方法，由射频发生器产生的射频波通过阳极板均匀分配于样品干燥室，产生的射频频率为35MHz对干燥室内坯体进行干燥。横向切割方法适应不同形状、不同含水量湿坯体的精确切割，更适合机械化生产的流水作业。射频干燥方法更能精确控制温度及湿度的一致性。

Description

蜂窝陶瓷湿坯体的横向切割与射频干燥方法

技术领域

本发明涉及蜂窝陶瓷的加工工艺，尤其是蜂窝陶瓷湿坯体的横向切割与射频干燥方法。

技术背景

蜂窝陶瓷是一种多孔性的工业用陶瓷，它具有比表面积大、气流阻力小、低热膨胀、耐热冲击等特性，广泛用作汽车尾气净化催化剂的载体和高温燃烧的蓄热体。主要的制作工艺包括配料、混合、练泥、挤压、湿坯切割、干燥、干坯切割、烧成等，其中的湿坯切割和干燥是两个重要的环节。

有关蜂窝陶瓷制备方法的发明专利已经不少，如CN 1827217A薄壁荃青石蜂窝陶瓷催化剂载体及制备方法、CN 1730431A一种荃青石质蜂窝陶瓷及其制备方法、CN1785895A一种制备较低热膨胀系数荃青石蜂窝陶瓷的方法等，但在涉及湿坯体切割工艺时均只简单地表述为“成型”或“挤出成型”，没有阐明工艺过程或细节。据了解，湿坯切割国内普遍采用垂直手工切割法，即用立式液压机将塑性泥料通过磨具垂直挤出，再以手工用金属丝切割成一定长度的湿坯体。该方法由于手工操作，常常因拉力不匀而使切割后的湿坯体精度差、易变形、孔洞易堵、生产效率低等弊端，需要可靠的机械方法取代。

蜂窝陶瓷湿坯干燥目前最常用的是微波干燥法，微波是一种电磁波，频率为300MHz-300KMHz，波长为10^-3～10^-1m，工业上常用2450MHz的微波。在电磁场作用下，极性水分子从随机分布状态转向依照电场的极性排列取向。在高频电磁场作用下，这些取向按交变电磁的频率不断变化，造成分子的运动和相互摩擦而产生热量，使得材料中的水被迅速加热、蒸发。而陶瓷不吸收微波，不会产生过度加热现象。缺点是大型微波功率设备的密度分布不够均匀，部分区域的功率还不够高、投资和运行费用大、设备易出故障，大剂量泄漏会影响人体健康。

射频和微波一样也是一种电磁波，频率范围从几Hz到近千MHz，相应的波长从若干km到0.3m，目前常用30MHz的射频。其干燥原理与微波相同，但射频干燥的优点是：(1)更能精确控制温度及湿度的一致性。样品中越潮湿的地方越能吸收射频能、就有越多的水被排除，使产品的湿度分布均匀；(2)能减少样品表面开裂或变形。射频干燥能使产品均匀收缩、消除应力，使产品内部至表面的湿度保持一致，样品湿度的均匀性也能避免机械加工时表面不开裂；(3)节约能源。随着样品内水分的蒸发，在较低的湿度时干燥器的功率会自动下降，已干燥样品的表面变成热绝缘体。同时射频干燥是一种直接的加热方式，干躁过程不浪费热量；(4)节约生产空间。由于热量能在瞬间渗透整个样品，因此样品在射频干燥阶段停留的时间短，缩小生产空间。射频技术应用于陶瓷产品和玻璃纤维材料干燥国外已有报道，国内仅有CN1724960公开了在纺织工业中一种应用射频技术干燥管纱的方法，但尚未见到有关用该技术干燥陶瓷产品、特别是干燥蜂窝陶瓷方面的专利。

发明内容

本发明目的首先在于提供一种蜂窝陶瓷湿坯体的横向机械切割方法，与国内目前使用的垂直手工切割方法相比，可以大大提高生产效率，同时在切割质量上(如湿坯体的切割精确度、形变、孔洞堵塞等)也有很大改进。本发明的另一目的在于提供一种蜂窝陶瓷湿坯体的射频干燥方法，可使坯体湿度分布均匀、减少样品表面开裂或变形、干躁过程不浪费热量。

本发明的目的是这样实现的：蜂窝陶瓷湿坯体的横向切割方法，首先使泥料通过模具挤压、以恒定的速度产生湿坯体，使待切割坯体在传送支架带动下以600mm/min～1000mm/min速度匀速向前移动。产生湿坯体以恒定速度移动时，同步移动、由不锈钢丝制成的切割器以40mm/min～60mm/min速度垂直向下切断湿坯体。切断的坯体又以1000mm/min～1800mm/min快速向前移动，与未切割的坯体分开，并随传送支架进入射频样品干燥室。切割器将上升到原来高度，并快速反向移动至最初位置，进行下次切割。

湿坯体切割装置如附图1所示，切割过程如下：首先使挤压机通过模具以恒定的速度产生湿坯体，使待切割坯体以速度600mm/min～1000mm/min匀速向前移动。在切割过程中，切割器(用直径为0.1mm的高强度不锈钢丝制成)与待切割坯体以相同速度同向移动，以保证切割断面垂直、不变形。同时切割器以40mm/min～60mm/min速度垂直向下切断坯体，切断的坯体又以1000mm/min～1800mm/min向前移动，与未切割的坯体分开。因此，未切割湿坯体、切割器和切断的湿坯体在后续的移动中能保持足够的距离而互不影响，从而保证切割质量。当这三者之间达到一定距离时，切割器将上升到原来高度，并快速反向移动至最初位置，等待下次切割。而已切割的湿坯体将随传送支架进入射频样品干燥室。

该发明干燥目的是这样实现的：由射频发生器产生的射频波通过阳极板均匀分配于样品干燥室，产生的射频频率为35MHz。样品干燥室内有关部件的工作参数设置为：样品室的温度为室温～300℃、湿度为50％～99％，循环空气的温度为室温～300℃，抽风机的转速为500～1000转/min；设置射频发生器、样品干燥室的工作参数，将湿坯体水平置于传送带上以进入样品干燥室，设置传送带的速度为15～36m/h。湿坯体的形状、大小、含水量的范围为：圆柱形湿坯体的横截面直径为80～260mm，正方形的横截面边长为50～240mm，长度均为80～190mm，含水量15％～22％；湿坯体随传送带进入样品干燥室，干燥时间约3min～7min，坯体的含水量达到1.0％～1.4％，符合下道工序干切割的要求。

射频干燥装置如附图2所示。由射频发生器产生的射频波通过阳极板均匀分配于样品干燥室，蜂窝陶瓷湿坯体随传送带进入干燥室后接受射频。阳极板升降可以调节，从而改变电容量及射频强度。采用循环热空气系统带动样品干燥室中水蒸气流动，以保持湿度均匀，并通过湿度传感器监测将多余水分从排气管排出。样品干燥室内还装有电火花监控器，防止电火花引起短路。射频干燥机的两端装有射频吸收板，可以避免射频泄漏。

射频干燥装置的操作如下：(1)打开电源总开关，(2)按照需要设置运行参数：传送带的速度为15～36m/h，阳极板(厚度为50mm～300mm)的直流电压为7～12Kv、电流为1～11.5A，射频发生器的栅极电压210～440V、电流300mA～1A、产生的射频频率为35MHz，样品干燥室的温度为室温～300℃、湿度为50％～99％，循环空气的温度为室温～300℃，抽风机的转速为500～1000转/min；(3)启动射频电源，在样品室内产生均匀的射频场；(4)将湿坯体水平置于传送带上并启动电源，进入样品干燥室。圆柱形湿坯体的横截面直径为80～260mm，正方形湿坯体的横截面边长为50～240mm，长度均为80～190mm，含水量15％～22％；(5)启动热空气循环系统电源，并通过湿度传感器控制样品室的湿度。这时，设备处于正常运行状态。经干燥，坯体的含水量为1.0％～1.5％，湿坯体在样品干燥室中停留的时间约3min～7min。

本发明的特点是：本发明的蜂窝陶瓷湿坯体的横向机械切割方法，可以大大提高生产效率，切割质量上(如湿坯体的切割精确度、形变、孔洞堵塞等)也有提高。通过本发明蜂窝陶瓷湿坯体的射频干燥方法，可使坯体湿度分布均匀、减少样品表面开裂或变形、干躁过程不浪费热量。总体而言，采用上述两道工艺可使蜂窝陶瓷成品的品质提高，成品率上升5％以上。申请人研发和生产蜂窝陶瓷开展较早，已经开始生产的薄壁堇青石蜂窝陶瓷主要用作净化汽车尾气的载体和蓄热体。将建成年产150万升蜂窝陶瓷中试生产线，以开发具有国际竞争力的蜂窝陶瓷，打破国外产品高度垄断的现状。

附图说明

图1是蜂窝陶瓷湿坯体的横向切割装置示意图，

图2是蜂窝陶瓷湿坯体的射频干燥装置示意图。

图中所示：1、已切割坯体，2、待切割坯体，3、切割器，4、蜂窝陶瓷模具，5、待挤压泥料，6、挤压机，7、坯体传送，8、基台，V₁未切割湿坯体移动速度，V₂切割速度，V₃已切割湿坯体移动速度，V₄切割器返回速度、11、样品干燥室，12、射频发生器，13、湿度传感器，14、热空气循环系统，15、射频吸收板，16、传送带，7、蜂窝陶瓷湿坯，18、阳极板，19、排气管，20、电火花监控器，21、基台

具体实施方案

实施例1：蜂窝陶瓷湿坯体的横向切割

按图1所示，首先使挤压机通过模具以恒定的速度产生湿坯体，使待切割坯体以速度600mm/min～1000mm/min匀速向前移动。在切割过程中，切割器(用直径为0.1mm的高强度不锈钢丝制成)与待切割坯体以相同速度同向移动，以保证切割断面垂直、不变形。同时切割器以40mm/min～60mm/min速度垂直向下切断坯体，切断的坯体又以1000mm/min～1800mm/min向前移动，与未切割的坯体分开，得到湿坯切割体。产品的规格为：圆柱形湿坯体的横截面直径为80～260mm，正方形湿坯体的横截面边长为50～240mm，长度均为80～190mm，含水量15％～22％。

经测量，湿坯体经切割后其纵向和横向切割误差均小于±1mm；断面垂直误差均小于±1°。

实施例2：蜂窝陶瓷湿坯体的射频干燥

按图2所示，操作时：(1)打开电源总开关，(2)按照需要设置运行参数：传送带的速度为15～36m/h，阳极板(厚度为50mm～300mm)的直流电压为7～12Kv、电流为1～11.5A，射频发生器的栅极电压210～440V、电流300mA～1A、产生的射频频率为35MHz，样品干燥室的温度为室温～300℃、湿度为50％～99％，循环空气的温度为室温～300℃，抽风机的转速为500～1000转/min；(3)启动射频电源，在样品室内产生均匀的射频场；(4)将湿坯体水平置于传送带上并启动电源，进入样品干燥室。圆柱形湿坯体的横截面直径为80～260mm，正方形湿坯体的横截面边长为50～240mm，长度均为80～190mm，含水量15％～22％；(5)启动热空气循环系统电源，并通过湿度传感器控制样品室的湿度。这时，设备处于正常运行状态。

用称重法测定结果表明，湿坯体在样品室中干燥3min～7min后，坯体的含水量降为1％～1.4％，为下道工序干切割提供了合格的干坯体。

Claims

1.蜂窝陶瓷湿坯体的横向切割方法，其特征在于：首先使泥料通过模具挤压、以恒定的速度产生湿坯体，使待切割坯体在传送支架带动下以600mm/min～1000mm/min速度匀速向前移动；产生湿坯体以恒定速度移动时，同步移动、由不锈钢丝制成的切割器以40mm/min～60mm/min速度垂直向下切断湿坯体。

2.根据权利要求1所述蜂窝陶瓷湿坯体的产生及向前移动的方法，其特征在于：切断的坯体又以1000mm/min～1800mm/min向前移动，与未切割的坯体分开，并随传送支架进入射频样品干燥室。

3.根据权利要求2所述的蜂窝陶瓷湿坯体在移动中被垂直向下切断，其特征在于：切割器将上升到原来高度，并快速反向移动至最初位置，进行下次切割。

4.蜂窝陶瓷湿坯体的射频干燥方法，其特征在于：由射频发生器产生的射频波通过阳极板均匀分配于样品干燥室，产生的射频频率为35MHz对干燥室内坯体进行干燥。

5.由权利要求4蜂窝陶瓷湿坯体的射频干燥方法，其特征在于：干燥室内有关部件的工作参数设置为：样品室的温度为室温～300℃、湿度为50％～99％，循环空气的温度为室温～300℃，抽风机的转速为500～1000转/min；设置射频发生器、样品干燥室的工作参数。

6.根据权利要求4所述的蜂窝陶瓷湿坯体的射频干燥方法，其特征在于：由射频发生器产生的射频波通过阳极板均匀分配于样品干燥室，射频发生器的栅极电压设置为210～440V、电流300mA～1A、产生的射频频率为35MHz。

7.根据权利要求5所述的蜂窝陶瓷湿坯体的射频干燥方法，其特征在于样品干燥室内有关部件的工作参数设置为：阳极板(厚度为50mm～300mm)的直流电压为7～12Kv、电流为1～11.5A，样品室的温度为室温～300℃、湿度为50％～99％，循环空气的温度为室温～300℃，抽风机的转速为500～1000转/min；

8.根据权利要求6所述蜂窝陶瓷湿坯体的射频干燥方法，其特征在于：湿坯体的形状、大小、含水量的范围为：圆柱形湿坯体的横截面直径为80～260mm，正方形的横截面边长为50～240mm，长度均为80～90mm，含水量15％～22％；湿坯体随传送带进入样品干燥室。

9.根据权利要求6所述蜂窝陶瓷湿坯体的射频干燥方法，其特征在于：将湿坯体水平置于传送带上以进入样品干燥室，设置传送带的速度为15～36m/h。

10.根据权利要求5、6、7和8所述蜂窝陶瓷湿坯体的射频干燥方法，其特征是分别设置射频发生器、在完成工作参数设置后启动电源，湿坯体随传送带进入样品干燥室，干燥时间约3min～7min，坯体的含水量达到1.0％～1.4％，符合下道工序干切割的要求。

11.蜂窝陶瓷湿坯体的射频干燥装置，包括射频发生器、干燥定、含阳电极、湿度传感器、热空气循环系统、电火花监控器、射频吸收板、传送带、排气管构成。