CN101407368B - 一种烧制琉璃件的专用电窑及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烧制琉璃件的专用电窑，包括底座，炉壁，炉盖和电炉丝，炉壁为顶端和底端均开口的筒体，并且炉壁顶端连接有炉盖；炉盖贯穿设置有至少一个热电耦，能有效探测炉腔内的温度；炉壁底端连接有底座；炉壁内侧制有至少一条能支撑中间隔板的凹槽；凹槽内安装有电炉丝，在实现加热的同时，凹槽能均匀、稳定的对物料进行二次加热。控制方法，包括温度控制，压力控制，气氛控制，温度控制是通过热电偶温度计进行温度测量，以即时将温度控制范围在100度至1300度；压力控制是通过电气式压力计测定专用电窑内腔某点绝对压力和相对压力；根据专用电窑内腔火焰的亮度以即时实施气氛控制。同时其具有制作成本低廉、进料方便、生产效率高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种窑炉，尤其涉及一种烧制琉璃件的专用电窑及控制方法。
背景技术
琉璃就其材质来说，它与玻璃无异，但产品铸造几经火中来，水里去，其工艺十分复杂。人们在赞赏其外表精美与细致的同时，更注重其艺术创造价值，使其成为一种艺术品，一种精神产品，来倍加珍惜与爱护。随着经济的发展，物质生活水平的提高，人们的价值观念、生活品味、生活情趣的改变以及人们交往的增多，琉璃饰品越来越受到更多人的关注和喜爱。具体而言，玻璃是以石英砂、纯碱、长石和石灰石等为主要原料经熔融、成形、冷却固化而成的一种非结晶体无机材料，水晶玻璃是指玻璃原料加上氧化铅炼制而成的一种玻璃材料，对于所加入氧化铅的比例，世界各国因其习惯各有不同，如欧盟的百分之十，而一般而言当氧化铅的比例达到百分之二十四以上时，玻璃的透光度和折射度俱佳，同时也较重较软适合烧制精制的玻璃艺术品。现今无论是光学玻璃、平板玻璃、水晶玻璃、或是硼砂玻璃等材质所创作之作品，皆通称为玻璃艺术品，琉璃一般是指加入各种氧化物烧制而成的有色玻璃作品，只是玻璃的一个种类，其范畴远较玻璃要小。由于产品的特殊性，需要有与之相配套的生产加工设备。现有的窑炉多用于对陶土的加工，其温度相对较高，且内腔的温度不够稳定，同时存在窑炉制作成本较高、进料不方便、产能小的缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种工艺简单、进料方便、自动控温、节能高效、成本低廉的烧制琉璃件的专用电窑及控制方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种烧制琉璃件的专用电窑，包括底座，炉壁，炉盖和电炉丝，采取的技术措施包括：炉壁为顶端和底端均开口的筒体，并且炉壁顶端连接有炉盖；炉盖贯穿设置有至少一个热电耦，能有效探测炉腔内的温度；炉壁底端连接有底座；炉壁内侧制有至少一条能支撑中间隔板的凹槽；凹槽内安装有电炉丝，在实现加热的同时，凹槽能均匀、稳定的对物料进行二次加热。
为优化上述技术方案，采取的技术措施还包括：
为了减少能耗，上述底座、炉壁、炉盖由耐火砖制成，中间隔板由碳化硅网板制成。
上述炉壁侧面制有一个开孔，上述开孔配合设置有炉门，能方便的实现大批量物料的进出，同时炉门省略了不必要的部件，节省成本。
上述热电耦连接有第一导线；上述电炉丝两端连接有第二导线和第三导线；上述第一导线、第二导线和第三导线连接温控设备，温控设备通过热电耦探测到的温度信号后，对加热电路的控制以达到加热的自动控制。
上述底座、炉壁和炉盖的厚度至少为10厘米；上述炉壁2高度为0.5米至2米；上述凹槽的截面包括三角形或矩形或半圆形，有利于对电炉丝的固定和辐射热量的充分利用。
一种烧制琉璃件的专用电窑的控制方法，包括温度控制，压力控制，气氛控制，其中：温度控制是通过热电偶温度计进行温度测量，以即时将温度控制范围在100度至1300度；压力控制是通过电气式压力计测定专用电窑内腔某点绝对压力和相对压力；工艺要求，琉璃液面压力为零压或微正压，而在专用电窑碹顶处压力控制在15-20PA；气氛控制是通过电窑内气氛性质的判断方法，电窑内气氛性质中将电窑内腔气体按其化学组成及其氧化或还原的能力分为氧化性气氛、中性气氛和还原气氛三种，氧化性气氛对应明亮火焰，中性气氛对应灰亮火焰，还原气氛对应发浑火焰，根据专用电窑内腔火焰的亮度以即时实施气氛控制。
温度控制范围自行设置14条温度曲，其中电窑烧制温度：室温为1150度；
操作程序：升温阶段：(1)室温-100度，恒温60分钟；(2)100-200度，恒温60分钟；(3)200-300度，恒温60分钟；在300度以下不能突然升温，防止琉璃体积膨胀过快造成制品破裂，每小时升温控制在100度左右；(4)300-400度，恒温100分钟；(5)400-600度，恒温100分钟；(6)600-700度，恒温100分钟；(7)700-800度，恒温100分钟；(8)800-900度，恒温100分钟；(9)900-1000度，恒温100分钟；(10)1000-1150度，恒温30分钟；从1000-1150度应采取快速升温，防止琉璃析晶；
降温阶段：(11)1150-1000度，恒温300分钟；每小时降温10-15度，缓慢均匀降温有助于消除琉璃的应力；(12)1000-700度，恒温800分钟；每小时降温15-20度；(13)700-350度，恒温800分钟，每小时降温25-30度；(14)温度降至350度，关闭电源，自行冷却1440分钟。
上述的气氛控制中氧化性气氛为当窑内空气过剩系数大于1，燃烧产物中有多余的氧，具有氧化能力；气氛控制中中性气氛为当窑内空气过剩系数等于1，燃烧产物中无多余的氧和无未燃烧完全的一氧化碳者；气氛控制中还原气氛为当窑内空气过剩系数小于1，燃烧产物中含有一定量的一氧化碳，具有还原能力。
上述的温度控制步骤：将待烧制琉璃件放置在由碳化硅网板制成的中间隔板上，预先确定温度给定值；将作为控制器的温控设备通过热电耦探测到的温度信号后，对加热电路的控制以达到加热的自动控制，将控制器输出到作为执行器的电炉丝，对外界干扰进行即时输出控制变量控制专用电窑腔内的温度，以便对作为对象的待烧制琉璃件精确烧制，将作为测量元件变送器的热电耦对于来自待烧制琉璃件的被控变量进行测量，反馈到控制器修正偏差。
与现有技术相比，由于本发明的炉壁内侧制有凹槽，并内嵌电炉丝，在同等条件下能有效重复利用余热。而且，本发明具有热电耦，并连接温控设备，在对温控设备进行温度和加热步骤的设置后，通过热电耦探测到的温度信号，温控设备对加热电路的控制以达到加热的自动控制，可适用与不同物料的加工。电窑与传统的火焰加热熔融炉相比有着很大的优势；由于利用琉璃液直接作为焦耳热效应的导电体，所以电窑的热效率远高于火焰熔融炉；另外，电窑的炉型结构简单，占地面积小，控制平稳且易操作，并减少了原料中某些昂贵氧化物的飞散与挥发，降低噪声和改善环境污染，稳定熔化工艺和提高产品品质等，这些都是燃烧炉难以比拟的。烧制琉璃的专用电窑，由于采用碳化硅网板作为中间隔板，将传统一层改为多层，使电窑具有以下特点：炉内温度均匀，工艺稳定，空间使用率大，产量高。
附图说明
图1是本发明实施例的左视剖视结构示意图；
图2是本发明实施例的主视剖视结构示意图；
图3是本发明实施例的温度控制简单原理图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
图标号说明：底座1，炉壁2，炉盖3，炉门4，电炉丝5，热电耦6，第一导线7，第二导线8，第三导线9，凹槽21。
实施例：如图1所示，一种烧制琉璃件的专用电窑，包括底座1，炉壁2，炉盖3和电炉丝4其特征是：上述炉壁2为顶端和底端均开口的筒体，并且上述炉壁2顶端连接有上述炉盖3；上述炉盖3贯穿设置有一个热电耦5；炉壁2底端连接有上述底座1；上述炉壁2内侧制有至少一条能支撑中间隔板的凹槽21；上述凹槽21内安装有上述电炉丝4，在实现加热的同时，凹槽能均匀、稳定的对物料进行二次加热。
为了减少能耗，上述底座1、炉壁2、炉盖3由耐火砖制成，中间隔板由碳化硅网板制成。
炉壁2侧面制有一个开孔，开孔配合设置有炉门4能方便的实现大批量物料的进出，同时炉门省略了不必要的部件，节省成本。
热电耦6连接有第一导线7；电炉丝4两端连接有第二导线8和第三导线9；第一导线7、第二导线8和第三导线9连接温控设备。
一种烧制琉璃件的专用电窑的控制方法，包括温度控制，压力控制，气氛控制，其中：温度控制是通过热电偶温度计进行温度测量，以即时将温度控制范围在100度至1300度；压力控制是通过电气式压力计测定专用电窑内腔某点绝对压力和相对压力；工艺要求，琉璃液面压力为零压或微正压，而在专用电窑碹顶处压力控制在15-20PA；气氛控制是通过电窑内气氛性质的判断方法，电窑内气氛性质中将电窑内腔气体按其化学组成及其氧化或还原的能力分为氧化性气氛、中性气氛和还原气氛三种，氧化性气氛对应明亮火焰，中性气氛对应灰亮火焰，还原气氛对应发浑火焰，根据专用电窑内腔火焰的亮度以即时实施气氛控制。
温度控制范围自行设置14条温度曲，其中电窑烧制温度：室温为1150度；
操作程序：升温阶段：(1)室温-100度，恒温60分钟；(2)100-200度，恒温60分钟；(3)200-300度，恒温60分钟；在300度以下不能突然升温，防止琉璃体积膨胀过快造成制品破裂，每小时升温控制在100度左右；(4)300-400度，恒温100分钟；(5)400-600度，恒温100分钟；(6)600-700度，恒温100分钟；(7)700-800度，恒温100分钟；(8)800-900度，恒温100分钟；(9)900-1000度，恒温100分钟；(10)1000-1150度，恒温30分钟；从1000-1150度应采取快速升温，防止琉璃析晶；
降温阶段：(11)1150-1000度，恒温300分钟；每小时降温10-15度，缓慢均匀降温有助于消除琉璃的应力；(12)1000-700度，恒温800分钟；每小时降温15-20度；(13)700-350度，恒温800分钟，每小时降温25-30度；(14)温度降至350度，关闭电源，自行冷却1440分钟。
气氛控制中氧化性气氛为当窑内空气过剩系数大于1，燃烧产物中有多余的氧，具有氧化能力；气氛控制中中性气氛为当窑内空气过剩系数等于1，燃烧产物中无多余的氧和无未燃烧完全的一氧化碳者；气氛控制中还原气氛为当窑内空气过剩系数小于1，燃烧产物中含有一定量的一氧化碳，具有还原能力。
温度控制步骤：将待烧制琉璃件放置在由碳化硅网板制成的中间隔板上，预先确定温度给定值；将作为控制器的温控设备通过热电耦6探测到的温度信号后，对加热电路的控制以达到加热的自动控制，将控制器输出到作为执行器的电炉丝5，对外界干扰进行即时输出控制变量控制专用电窑腔内的温度，以便对作为对象的待烧制琉璃件精确烧制，将作为测量元件变送器的热电耦6对于来自待烧制琉璃件的被控变量进行测量，反馈到控制器修正偏差。
在使用过程中对本窑炉的炉腔温度、加热步骤进行预设，以适应不同物料的加工需求。底座1、炉壁2和炉盖3的厚度至少为10厘米；炉壁2高度为0.5米至2米；凹槽21的截面包括三角形或矩形或半圆形，有利于对电炉丝的固定和辐射热量的充分利用。
本技术方案能实现对温度和加热步骤的控制，并且由于采用了凹槽结构，使内腔的温度均匀、稳定，同时本技术方案具有制作成本低廉、进料方便、生产效率高的优点。
电窑与传统的火焰加热熔融炉相比有着很大的优势；由于利用琉璃液直接作为焦耳热效应的导电体，所以电窑的热效率远高于火焰熔融炉；另外，电窑的炉型结构简单，占地面积小，控制平稳且易操作，并减少了原料中某些昂贵氧化物的飞散与挥发，降低噪声和改善环境污染，稳定熔化工艺和提高产品品质等，这些都是燃烧炉难以比拟的。
烧制琉璃的专用电窑，由于采用碳化硅网板作为中间隔板，将传统一层改为多层，使电窑具有以下特点：炉内温度均匀，工艺稳定，空间使用率大，产量高。其它与电熔炉基本一样。
本发明的最佳实施例已被阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本发明的范围。
Claims (4)
1.一种烧制琉璃件的专用电窑，包括底座(1)，炉壁(2)，炉盖(3)和电炉丝(5)，其特征是：所述的炉壁(2)为顶端和底端均开口的筒体，并且所述的炉壁(2)顶端连接有所述的炉盖(3)；所述的炉盖(3)贯穿设置有至少一个热电耦(6)；炉壁(2)底端连接有所述的底座(1)；所述的炉壁(2)内侧制有至少一条能支撑中间隔板的凹槽(21)；所述的凹槽(21)内安装有所述的电炉丝(5)；所述的底座(1)、炉壁(2)、炉盖(3)由耐火砖制成，中间隔板由碳化硅网板制成；所述的炉壁(2)侧面制有一个开孔，所述的开孔配合设置有炉门(4)；所述的热电耦(6)连接有第一导线(7)；所述的电炉丝(4)两端连接有第二导线(8)和第三导线(9)；所述的第一导线(7)、第二导线(8)和第三导线(9)连接温控设备；所述的底座(1)、炉壁(2)和炉盖(3)的厚度至少为10厘米；所述的炉壁(2)高度为0.5米至2米；所述的凹槽(21)的截面包括三角形或矩形或半圆形。
2.一种如权利要求1所述的烧制琉璃件的专用电窑的控制方法，包括温度控制，压力控制，气氛控制，其特征是：所述的温度控制是通过热电偶温度计进行温度测量，以即时将温度控制范围在100度至1300度；所述的压力控制是通过电气式压力计测定专用电窑内腔某点绝对压力和相对压力；工艺要求，琉璃液面压力为零压或微正压，而在专用电窑碹顶处压力控制在15-20Pa；所述的气氛控制是通过电窑内气氛性质的判断方法，电窑内气氛性质中将电窑内腔气体按其化学组成及其氧化或还原的能力分为氧化性气氛、中性气氛和还原气氛三种，氧化性气氛对应明亮火焰，中性气氛对应灰亮火焰，还原气氛对应发浑火焰，根据专用电窑内腔火焰的亮度以即时实施气氛控制；
所述的温度控制范围自行设置14条温度曲线，其中电窑烧制温度：室温为1150度；
操作程序：升温阶段：(1)室温-100度，恒温60分钟；(2)100-200度，恒温60分钟；(3)200-300度，恒温60分钟；在300度以下不能突然升温，防止琉璃体积膨胀过快造成制品破裂，每小时升温控制在100度左右；(4)300-400度，恒温100分钟；(5)400-600度，恒温100分钟；(6)600-700度，恒温100分钟；(7)700-800度，恒温100分钟；(8)800-900度，恒温100分钟；(9)900-1000度，恒温100分钟；(10)1000-1150度，恒温30分钟；从1000-1150度应采取快速升温，防止琉璃析晶；降温阶段：(11)1150-1000度，恒温300分钟；每小时降温10-15度，缓慢均匀降温有助于消除琉璃的应力；(12)1000-700度，恒温800分钟；每小时降温15-20度；(13)700-350度，恒温800分钟，每小时降温25-30度；(14)温度降至350度，关闭电源，自行冷却1440分钟。
3.根据权利要求2所述的一种烧制琉璃件的专用电窑的控制方法，其特征是：所述的气氛控制中氧化性气氛为当窑内空气过剩系数大于1，燃烧产物中有多余的氧，具有氧化能力；所述的气氛控制中中性气氛为当窑内空气过剩系数等于1，燃烧产物中无多余的氧和无未燃烧完全的一氧化碳者；所述的气氛控制中还原气氛为当窑内空气过剩系数小于1，燃烧产物中含有一定量的一氧化碳，具有还原能力。
4.根据权利要求2所述的一种烧制琉璃件的专用电窑的控制方法，其特征是：所述的温度控制步骤：将待烧制琉璃件放置在由碳化硅网板制成的中间隔板上，预先确定 温度给定值；将作为控制器的温控设备通过热电耦探测到的温度信号后，对加热电路的控制以达到加热的自动控制，将控制器输出到作为执行器的电炉丝，对外界干扰进行即时输出控制变量控制专用电窑腔内的温度，以便对作为对象的待烧制琉璃件精确烧制，将作为测量元件变送器的热电耦对于来自待烧制琉璃件的被控变量进行测量，反馈到控制器修正偏差。
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