CN101880124A - 微晶玻璃隧道式晶化窑的二段热风循环的退火和冷却处理系统 - Google Patents

微晶玻璃隧道式晶化窑的二段热风循环的退火和冷却处理系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于烧结法微晶玻璃的退火技术领域。微晶玻璃隧道式晶化窑的二段热风循环的退火和冷却处理系统；其特征在于：急冷段的两侧窑墙上部与两侧窑墙下部各安装一排急冷风喷吹口，急冷风喷吹口与急冷风喷吹口支管相连通，所有急冷风喷吹口支管均与第二热风循环管的输出端口相连通；冷却带缓冷段的两侧窑墙上分别设有三排热循环风喷吹口，热循环风喷吹口与热循环风喷吹口支管相连通，所有热循环风喷吹口支管均与第一热风循环管的输出端口相连通；所有第一热循环风抽风口支管均与第一热风循环管的输入端口相连通；所有第二热循环风抽风口支管均与第二热风循环管的输入端口相连通。该退火和冷却处理系统能提高产品质量，减少产品的变形、炸裂等缺陷。

Description

微晶玻璃隧道式晶化窑的二段热风循环的退火和冷却处理系统
技术领域
本发明属于烧结法微晶玻璃的退火技术领域，具体的说，它涉及烧结法微晶玻璃隧道式晶化窑的退火和冷却处理系统。
背景技术
公知的建筑装饰微晶玻璃烧结晶化过程为：玻璃颗粒料平铺在由耐火材料所组合成的模具中，推入窑内进行烧结、晶化、退火和冷却处理。其窑炉结构形式参照的是传统的陶瓷隧道窑，因此，在该隧道窑中产品的冷却方式通常采用直接、间接相结合的冷却方法。产品在1120℃至950℃范围内可以急冷，靠急冷阻挡气幕喷入的冷空气将产品急冷，自850℃～400℃为缓冷阶段，靠分布在该段的热风抽出口将产品冷却，窑尾则直接鼓入冷风，使产品由400℃冷至50℃左右出窑。这种冷却方式往往会造成冷却段热气流搅动不够、窑内断面温差过大，冷却速率不易调节、退火不充分，容易出现产品断板、炸裂，造成成品率低等问题。
建筑装饰微晶玻璃既有玻璃的基本性能，又具有陶瓷的多晶特征，集中了玻璃和陶瓷的特点。由于微晶玻璃中同时存在玻璃相和晶相，它们在热膨胀系数、转变温度、力学性质、微观结构等方面有或大或小的差异，这些性质的差异必然导致在玻璃相和晶相的界面处产生结构应力。
另外，该产品在烧结晶化时采用多层码架方式，一般为5～9层，在每层之间有一定的间隔；产品厚度也较厚，一般为10mm～20mm；单片产品的面积也较大，一般为1～4m2。因此，在产品的退火冷却过程中往往会产生较大的窑内上层和下层、产品边部和中间部位及产品表面和内部这三大温差。其窑内空间断面的过大温差会使不同层的产品冷却速率差异较大，致使产品收缩不一致而产生翘曲变形或开裂。就单片板材的表面与内部而言，在冷却过程中，上表面直接和流动的气体接触，冷却速度较快，而下表面则与蓄热能力很强的耐火材料相接触，冷却速度相对较慢，因此，下表面退火效果总是好于上表面，反映在玻璃的结构上，上表面层所保留的玻璃结构所对应的温度要高于下表面层结构所对应的温度，这就造成了下表面层玻璃的收缩量要大于上表面层玻璃的收缩量，从而使玻璃板材发生变形。同时，在冷却过程中，往往产品边部冷却速度过快，中间较慢，冷却不均匀而产生的热应力不能靠质点的粘滞流动来消除，应力过大时也会导致产品开裂。特别是在高火保温后急冷到温度为850℃～550℃这一阶段尤为关键，此时，微晶玻璃板材既有压应力又有张应力，此处冷却速率不宜过大且冷却要均匀。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微晶玻璃隧道式晶化窑的二段热风循环的退火和冷却处理系统，该退火和冷却处理系统能提高产品质量。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：微晶玻璃隧道式晶化窑的二段热风循环的退火和冷却处理系统，它包括隧道式晶化窑的退火和冷却处理系统的窑体，窑体内从烧成带保温区至窑尾出口按温度范围划分有急冷段、冷却带缓冷段、第一冷却带、第二冷却带、窑尾冷却段，1120℃～950℃区间为急冷段，850℃～550℃区间为冷却带缓冷段，500℃～250℃区间为第一冷却带，250℃～150℃区间为第二冷却带，150℃～50℃区间为窑尾冷却段；急冷段的两侧窑墙的上部与下部均设有急冷风口，急冷风口与急冷风支管相连通，所有急冷风支管与急冷风管相连通，急冷风管与急冷风机的输出口相连通；窑尾冷却段的两侧窑墙上分别设有窑尾冷却口，窑尾冷却口与窑尾冷却口支管相连通，窑尾冷却口支管上设有调节阀门，所有窑尾冷却口支管均与窑尾冷却管的输出端口相连通，窑尾冷却管的输入端口与窑尾冷却风机的输出端口相连通；其特征在于：
急冷段的两侧窑墙上部(窑顶与上层产品之间)与两侧窑墙下部(窑车台面与下层产品之间)各安装一排急冷风喷吹口，两侧窑墙上部的急冷风喷吹口与两侧窑墙下部的急冷风喷吹口采用交错布置形式；急冷风喷吹口与急冷风喷吹口支管相连通，每一急冷风喷吹口支管上设有调节阀门，所有急冷风喷吹口支管均与第二热风循环管的输出端口相连通，第二热风循环管上设有急冷风机；
冷却带缓冷段的两侧窑墙上分别设有三排热循环风喷吹口，第一排热循环风喷吹口位于产品码放区域的上端部，第二排热循环风喷吹口位于产品码放区域的中部，第三排热循环风喷吹口位于产品码放区域的下端部；热循环风喷吹口与热循环风喷吹口支管相连通，热循环风喷吹口支管上设有调节阀门，所有热循环风喷吹口支管均与第一热风循环管的输出端口相连通，第一热风循环管上设有耐热循环风机；
第一冷却带的两侧窑墙上分别设有三排第一热循环风抽风口，第一排第一热循环风抽风口位于产品码放区域的上端部，第二排第一热循环风抽风口位于产品码放区域的中部，第三排第一热循环风抽风口位于产品码放区域的下端部；第一热循环风抽风口与第一热循环风抽风口支管相连通，第一热循环风抽风口支管上设有调节阀门，所有第一热循环风抽风口支管均与第一热风循环管的输入端口相连通；
第二冷却带的两侧窑墙上分别设有三排第二热循环风抽风口，第一排第二热循环风抽风口位于产品码放区域的上端部，第二排第二热循环风抽风口位于产品码放区域的中部，第三排第二热循环风抽风口位于产品码放区域的下端部，第二热循环风抽风口与第二热循环风抽风口支管相连通，第二热循环风抽风口支管上设有调节阀门，所有第二热循环风抽风口支管均与第二热风循环管的输入端口相连通。
所述的耐热循环风机的输入端(输入口)设有耐热循环风机配风口。
烧制好的微晶玻璃产品从烧成带保温区进入冷却带急冷段，因微晶玻璃板及耐火材料温度较高，产品处于塑性状态，可由急冷风机吹风进行强制冷却。由于微晶玻璃板材厚度较厚，面积较大，为了避免产品在此处产生开裂，不易直接吹常温空气冷却，而采用抽取冷却带250℃～150℃区间的热空气进行冷却，冷却方式为上下部急吹式，即在窑体两侧窑墙上部(窑顶与上层产品之间)与下部(窑车台面与下层产品之间)各安装一排急冷风喷吹口进行冷却，上下喷吹口交错布置，在此处形成一道急冷气幕，既达到了急冷的目的，又防止产品因急剧冷却而产生开裂，同时可阻止烧成带的热气体向冷却带流动。由于抽风机的作用，此时冷却带的热空气由急冷处向窑尾运动，至热风抽出口处由冷却风机抽出，由此形成第一段热风循环。经急冷后的产品进入冷却带850℃～550℃区间由耐热循环风机抽取冷却带500℃～250℃区间的热空气进行缓慢退火，其方式为：在该区间两侧窑墙的产品码放区域高度方向上按上、中、下位置交错布置三排热风喷吹口，在冷却带500℃～250℃区间也设有热风抽出口，其布置形式与850℃～550℃区间相同，这种布置形式可在窑内横断面上形成热气流的强烈扰动，缩小温差，在窑内长度方向上也可方便地调节退火速率，同样，由于耐热循环风机的作用形成第二段热风循环。在耐热风机热风入口设有配风口，以调节进入风机内空气的温度。同时，这种退火方式可使冷却带鼓入和抽出的气体量达到平衡，从而不干扰烧成带。
本发明的有益效果是：采用二段热风循环退火技术，加强了热气流搅动，增大了对流换热效果，均匀了断面温度分布，方便调节退火速度，消除产品应力，避免了窑内上层和下层、产品边部和中间部位及产品表面和内部温差过大致使产品产生变形、炸裂等问题，优化了微晶玻璃板退火工艺，提高了产品的质量。
本发明适合于断面空间尺寸为宽1400mm～2200mm，高1500mm～2500mm的微晶玻璃隧道式晶化窑，适合于烧制5～9层微晶玻璃板。特别适合烧结法建筑装饰微晶玻璃的退火冷却。
附图说明
图1是本发明的结构示意图(正视图)。
图2是本发明冷却带热气体流动示意图(俯视图)。
图3是图1中A-A断面图(急冷段喷吹口)。
图4是图1中B-B断面图(缓冷段喷吹口)。
图中标号：1-急冷段，2-冷却带缓冷段(850℃～550℃区间)，3-第一冷却带(500℃～250℃区间)，4-第二冷却带(250℃～150℃区间)，5-窑尾冷却段，6-窑车台面，7-烧成带保温区，8-急冷风喷吹口，9-急冷风机，10-热循环风喷吹口，11-耐热循环风机，12-耐热循环风机配风口，13-第一热循环风抽风口，14-第二热循环风抽风口，15-窑尾冷却风机，16-产品码放区域(冷却带微晶玻璃码放区)；17-表示产品前进方向，18-表示急冷段热风循环冷却气流前进方向，19-表示缓冷段热风循环冷却气流前进方向，20-第一热风循环管，21-第二热风循环管，22-窑体，23-急冷风喷吹口支管，24-热循环风喷吹口支管。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明进一步说明。
如图1、图2、图3、图4所示，微晶玻璃隧道式晶化窑的二段热风循环的退火和冷却处理系统，它包括隧道式晶化窑的退火和冷却处理系统的窑体22，窑体22内从烧成带保温区7至窑尾出口(即按产品前进方向17)按温度范围划分有急冷段1、冷却带缓冷段2、第一冷却带3、第二冷却带4、窑尾冷却段5，1120℃～950℃区间为急冷段1，850℃～550℃区间为冷却带缓冷段2，500℃～250℃区间为第一冷却带3，250℃～150℃区间为第二冷却带4，150℃～50℃区间为窑尾冷却段5；
急冷段1的两侧窑墙的上部与下部均设有急冷风口，急冷风口与急冷风支管相连通，所有急冷风支管与急冷风管相连通，急冷风管与急冷风机的输出口相连通；急冷段1的两侧窑墙上部(窑顶与上层产品之间)与两侧窑墙下部(窑车台面6与下层产品之间)各安装一排急冷风喷吹口8，两侧窑墙上部的急冷风喷吹口与两侧窑墙下部的急冷风喷吹口采用交错布置形式(如图1所示)；急冷风喷吹口8与急冷风喷吹口支管23相连通，每一急冷风喷吹口支管23上设有调节阀门，所有急冷风喷吹口支管23均与第二热风循环管21的输出端口相连通，第二热风循环管21上设有急冷风机9[由急冷风机9抽取第二冷却带4(250℃～150℃区间)处的热空气，并喷入窑内进行强制冷却，形成第一段完整的热风冷却循环，在急冷风喷吹口支管上设有调节阀门，以调节此处的冷却强度]；急冷段长度范围2m～8m；
冷却带缓冷段2的两侧窑墙上分别设有三排热循环风喷吹口10(三排热循环风喷吹口交错布置)，第一排热循环风喷吹口10位于产品码放区域(图1中的虚线部分)16的上端部，第二排热循环风喷吹口10位于产品码放区域16的中部，第三排热循环风喷吹口10位于产品码放区域16的下端部；热循环风喷吹口与热循环风喷吹口支管相连通，热循环风喷吹口支管上设有调节阀门，所有热循环风喷吹口支管均与第一热风循环管20的输出端口相连通，第一热风循环管20上设有耐热循环风机11(耐热循环风机11的输入端设有耐热循环风机配风口12；由耐热循环风机11抽取冷却带500℃～250℃区间3处的热空气，并喷入窑内进行产品缓慢退火冷却，形成又一段完整热风循环)；冷却带缓冷段2的长度范围16m～30m；
第一冷却带3的两侧窑墙上分别设有三排第一热循环风抽风口13(三排第一热循环风抽风口13交错布置)，第一排第一热循环风抽风口13位于产品码放区域16的上端部(方向)，第二排第一热循环风抽风口13位于产品码放区域16的中部(方向)，第三排第一热循环风抽风口13位于产品码放区域16的下端部(方向)；第一热循环风抽风口13与第一热循环风抽风口支管相连通，第一热循环风抽风口支管上设有调节阀门(以控制区间热空气抽出流量，调节断面温度，调整冷却速率)，所有第一热循环风抽风口支管均与第一热风循环管20的输入端口相连通；此区间长度范围16m～36m；
第二冷却带4的两侧窑墙上分别设有三排第二热循环风抽风口14(三排第二热循环风抽风口14交错布置)，第一排第二热循环风抽风口14位于产品码放区域16的上端部(方向)，第二排第二热循环风抽风口14位于产品码放区域16的中部(方向)，第三排第二热循环风抽风口14位于产品码放区域16的下端部(方向)，第二热循环风抽风口14与第二热循环风抽风口支管相连通，第二热循环风抽风口支管上设有调节阀门(以控制区间热空气抽出流量，调节断面温度，调整冷却速率)，所有第二热循环风抽风口支管均与第二热风循环管21的输入端口相连通；此区间长度范围6m～16m；
窑尾冷却段5的两侧窑墙上分别设有窑尾冷却口，窑尾冷却口与窑尾冷却口支管相连通，窑尾冷却口支管上设有调节阀门，所有窑尾冷却口支管均与窑尾冷却管的输出端口相连通，窑尾冷却管的输入端口与窑尾冷却风机15的输出端口相连通。
效果比较：采用现有的微晶玻璃隧道式晶化窑的退火和冷却处理系统，有20％～30％的产品出现变形、炸裂等质量问题。而采用本发明后，产品的变形、炸裂等缺陷控制在5％以内，本发明明显提高了产品的质量。

Claims (2)

1.微晶玻璃隧道式晶化窑的二段热风循环的退火和冷却处理系统，它包括隧道式晶化窑的退火和冷却处理系统的窑体(22)，窑体(22)内从烧成带保温区(7)至窑尾出口按温度范围划分有急冷段(1)、冷却带缓冷段(2)、第一冷却带(3)、第二冷却带(4)、窑尾冷却段(5)，1120℃～950℃区间为急冷段(1)，850℃～550℃区间为冷却带缓冷段(2)，500℃～250℃区间为第一冷却带(3)，250℃～150℃区间为第二冷却带(4)，150℃～50℃区间为窑尾冷却段(5)；急冷段(1)的两侧窑墙的上部与下部设有急冷风口，急冷风口与急冷风支管相连通，所有急冷风支管与急冷风管相连通，急冷风管与急冷风机的输出口相连通；窑尾冷却段(5)的两侧窑墙上分别设有窑尾冷却口，窑尾冷却口与窑尾冷却口支管相连通，窑尾冷却口支管上设有调节阀门，所有窑尾冷却口支管均与窑尾冷却管的输出端口相连通，窑尾冷却管的输入端口与窑尾冷却风机(15)的输出端口相连通；其特征在于：
急冷段(1)的两侧窑墙上部与两侧窑墙下部各安装一排急冷风喷吹口(8)，两侧窑墙上部的急冷风喷吹口与两侧窑墙下部的急冷风喷吹口采用交错布置形式；急冷风喷吹口(8)与急冷风喷吹口支管(23)相连通，每一急冷风喷吹口支管(23)上设有调节阀门，所有急冷风喷吹口支管(23)均与第二热风循环管(21)的输出端口相连通，第二热风循环管(21)上设有急冷风机(9)；
冷却带缓冷段(2)的两侧窑墙上分别设有三排热循环风喷吹口(10)，第一排热循环风喷吹口(10)位于产品码放区域(16)的上端部，第二排热循环风喷吹口(10)位于产品码放区域(16)的中部，第三排热循环风喷吹口(10)位于产品码放区域(16)的下端部；热循环风喷吹口与热循环风喷吹口支管相连通，热循环风喷吹口支管上设有调节阀门，所有热循环风喷吹口支管均与第一热风循环管(20)的输出端口相连通，第一热风循环管(20)上设有耐热循环风机(11)；
第一冷却带(3)的两侧窑墙上分别设有三排第一热循环风抽风口(13)，第一排第一热循环风抽风口(13)位于产品码放区域(16)的上端部，第二排第一热循环风抽风口(13)位于产品码放区域(16)的中部，第三排第一热循环风抽风口(13)位于产品码放区域(16)的下端部；第一热循环风抽风口(13)与第一热循环风抽风口支管相连通，第一热循环风抽风口支管上设有调节阀门，所有第一热循环风抽风口支管均与第一热风循环管(20)的输入端口相连通；
第二冷却带(4)的两侧窑墙上分别设有三排第二热循环风抽风口(14)，第一排第二热循环风抽风口(14)位于产品码放区域(16)的上端部，第二排第二热循环风抽风口(14)位于产品码放区域(16)的中部，第三排第二热循环风抽风口(14)位于产品码放区域(16)的下端部，第二热循环风抽风口(14)与第二热循环风抽风口支管相连通，第二热循环风抽风口支管上设有调节阀门，所有第二热循环风抽风口支管均与第二热风循环管(21)的输入端口相连通。
2.根据权利要求1所述的微晶玻璃隧道式晶化窑的二段热风循环的退火和冷却处理系统，其特征在于：所述的耐热循环风机(11)的输入端设有耐热循环风机配风口(12)。
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