CN102863139A

CN102863139A - 一种防止泡沫玻璃模具跑偏卡窑折棒的辊道窑

Info

Publication number: CN102863139A
Application number: CN2012103299798A
Authority: CN
Inventors: 田英良; 樊继业; 孙诗兵; 张继光
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2012-09-06
Filing date: 2012-09-06
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2032-09-06
Also published as: CN102863139B

Abstract

一种防止泡沫玻璃模具跑偏卡窑折棒的辊道窑属于泡沫玻璃材料生产的加热装备。本发明可以有效地防止泡沫玻璃模具跑偏卡窑，以及陶瓷辊棒折断时模具落入辊棒之下事故的发生，该辊道窑结构其特征在于：传输辊采用陶瓷辊棒和耐热钢辊棒间隔布置方式；在辊道窑窑墙内部两侧布置导向带或导向轮。陶瓷辊棒和耐热钢辊棒采用等距间隔布置，且辊棒直径相等；每个耐热钢模具底部必须承载在3只以上的辊棒之上。该辊道窑窑炉断面温度均匀，上下温度可控，满足高品质泡沫玻璃生产，可以较好抑制模具跑偏卡窑折辊情况发生。

Description

一种防止泡沫玻璃模具跑偏卡窑折棒的辊道窑

技术领域

本发明所述辊道窑属于泡沫玻璃材料生产的加热装备，其是泡沫玻璃在生产工艺过程中的发泡工艺所用加热窑炉，窑炉断面温度均匀，上下温度可控，满足高品质泡沫玻璃生产，可以较好抑制模具跑偏卡窑折辊情况发生。。

背景技术

国内外泡沫玻璃生产工艺流程是：首先，将泡沫玻璃生产用原料与适量的发泡剂、助剂进行粉磨，要求粉磨粒度达到200目以上，形成泡沫玻璃配合料；其次，将配合料添加到耐热钢模具中，模具分为组合式（由1片底模和4片侧模组成）和一体式（1底模和4片侧模焊接在一起，或一次性冲压形成的没有顶盖的盒子）两类；再者，盛装配合料的模具送入加热炉（行业亦称发泡窑）中进行加热，配合料膨胀形成泡沫玻璃毛坯；然后，将毛坯脱离模具，送入退火窑进行退火；最终，毛坯经过切割形成泡沫玻璃制品。

由于泡沫玻璃生产过程中是借助耐热钢模具来完成成形的，不论组合式模具，还是一体式模具，在850-950℃甚至更高温度的作用下，以及在泡沫玻璃毛坯在脱模过程中的机械撞击作用下，耐热钢模具将发生严重变形，包括模具侧边及底部变形，导致模具金属板的弯曲和不平整。

在泡沫玻璃生产过程中发泡窑是至关重要的装备，目前，全球的连续化加热窑，从传动原理来分类，包括滑动式和滚动式，推板窑是滑动式加热窑代表，隧道窑和辊道窑是滚动式加热窑代表。由于泡沫玻璃生产过程中对温度均匀性要求极高，因此适用的发泡窑种类不多。

目前，国内泡沫玻璃生产过程所用发泡窑主要采用推板式窑炉结构形式（见图3），其主要由加热段和冷却段构成，在CN 02215445.0专利中有详尽描述，其传动形式为槽状耐热钢材质制作成滑道31，其端面尺寸一般为b×h=120～150×120～150mm，采用耐热钢筋焊接成方形导轨30，其端面尺寸要略小于滑道31端面尺寸，确保导轨在液压推力机32的推力作用下驱动导轨30沿滑道31前进阻力最小，耐热钢模具29放置在导轨30上，耐热钢模具29随导轨30沿滑道31前进。其传动方式为典型的滑动传动，摩擦阻力极大，对导轨及滑道的材质和结构要求较高，在高温环境下（发泡窑最高温度达900℃）模具29、导轨30、滑道31极易发生变形，大大影响传动效果，有时还会出现严重阻塞现象，不得不停窑维修，故障发生周期平均为20-45天，每次抢修需要4小时或1- 4天，不仅导致发泡窑不能正常生产，甚至还会影响退火窑因不能持续送入泡沫玻璃毛坯块带入热量，导致退火窑炉温下降，退火的泡沫玻璃毛坯破损率增加5-30%，甚至更多；由于导轨30及滑道31因磨损量大，需要在使用6～12个月后更换，更换时必须停止发泡窑的加热，需要3-5天降温后拆窑维修，严重地影响泡沫玻璃的工业生产行，并且使生产成本大幅提高。因此，限于推板窑传动模式的弱点，推板窑长度一般仅有30余米，主要原因在于摩擦阻力和热变形的影响所致，并且推板热窑内一般只能通过一纵列泡沫玻璃模具，泡沫玻璃毛坯的年生产量能力最多仅有12000～15000立方米。因此，该类泡沫玻璃加热窑限制了泡沫玻璃产量规模的发展。

隧道窑是利用窑车装载加热的制品，通过窑内工艺制度（温度、气氛、压力等）改变，实现制品的生产。隧道窑一般采用制品的多层码放方式来提高装载量，这样就会导致在加热断面的高度方向存在较大温差，甚至达到20-50℃，而泡沫玻璃毛坯在加热时，如果其上下表面温差大于10℃时，很难获得断面均匀一致的气泡结构，严重地影响泡沫玻璃制品的外观效果、力学性能、导热性能，另外，隧道窑窑车出窑也会带出大量热量，不利于节能，因此隧道窑也不适合作为泡沫玻璃发泡窑。

辊道窑是一种现代节能型高效加热窑（见图1所示），它包括窑顶8、窑底9、窑墙5、陶瓷辊棒4所组成。其在陶瓷墙地砖方面得到广泛应用和发展，窑炉断面温差小于10℃，适合生产高品质产品。大型辊道窑宽度可达到4米以上，长度甚至达到300多米。辊道窑依靠一系列陶瓷辊在固定位置上进行圆周运动，辊棒承托制品通过摩擦力作用来驱动制品运动。辊道窑的辊道平面必须平整，因此每支辊棒必须能够单独水平调整，另外加热的制品下表面（与辊棒相接触的表面）必须平整，才能抑制和防止制品的跑偏，同时在运行中也需电子监控或人工监控，及时排除故障，以防堆垛和陶瓷辊棒折断，严重时还会出现卡窑事故，大面积折辊发生。

综上所述，推板窑和隧道窑存在明显不足，尽管辊道窑有一定优点，但是如何借助辊道窑来实现泡沫玻璃毛坯2的稳定生产，现有的泡沫玻璃生产工艺，依然需要耐热钢作为模具，不论组合式模具1，还是一体式模具1，模具经过几次循环后，模具底部开始出现变形，将导致模具底部不平整，即使十分平整的辊道平面，也会出现模具的跑偏，将会导致模具一角撞在窑墙上，轻则导致窑墙产生划痕，磨损窑墙；严重时，模具一角顶在窑墙上，出现模具卡在窑内不能传动，必须通过窑墙维修孔将模具调正，如果不能调正，将拆开窑顶部来摆正；最为严重时，由于陶瓷辊棒受耐热钢模具在卡窑阻力所致，将会出现长度3-5米的陶瓷辊棒的折断，致使模具落入陶瓷辊棒之下，堆在窑底9，于是很难再将30余公斤的模具（大约20公斤）和配合料（大约10公斤）抬升到辊道平面上了。因此，使用普通辊道窑作为泡沫玻璃的发泡窑将面模具跑偏卡窑、折辊落模两大困境。

本发明目的就是解决泡沫玻璃发泡用辊道窑的结构进行革新，使其适应泡沫玻璃发泡工艺，降低故障（模具跑偏卡窑、折辊落模）率，实现平稳生产，提高生产效率，同时满足节能减排，又能实现高品质泡沫玻璃生产。

发明内容:

本发明基于现代辊道窑基本结构和传输方式，在泡沫玻璃生产中所面临的模具跑偏卡窑、折辊落模两大基本问题，对现有棍道窑的结构和材料的进行革新。

本发明的辊道窑，可以采用燃气加热和电加热方式进行加热，辊道窑窑体结构按泡沫玻璃生产工艺分为4个部分，依次为预热段、发泡段、快冷段、稳定段。

本发明在模具跑偏卡窑问题的解决方案，对于耐热钢模具在600-900℃温度下运行100-140分钟，将无法避免模具的变形，因此，只能采用被动方式来限制和防止模具跑偏撞墙（窑墙），甚至模具前后拥堵时造成卡窑，模具积聚在一起不能运动。那么只有采取限制模具左右移动范围，为了保持窑断面温度均匀性，不能简单地将窑墙向内设计和砌筑方式来实现，由于窑墙的具有一定吸热和散热能力，会导致模具两侧温度偏低，致使模具中泡沫玻璃毛坯两侧发泡低矮。本发明在窑墙（5）两内侧设置导向带（7）或导向轮（6），材质使用耐热钢，比如304、316L、310S等，导向带可以是金属带材和型材，型材包括但不限于圆管材、方管材、槽型、工字型，导向带厚度为模具高度（模具高度多为100-200mm）的20%-80%，金属带材和型材侧向焊接支撑物，最终与窑体外壳或窑墙相连；导向带亦可采用耐磨耐热无机材料砌筑一薄层条带，耐磨耐热无机材料包括但不限于碳化硅、刚玉、高铝、石墨、堇青石等，导向带可以是连续的，或者间断的，间断距离为模具长度的50%-80%为佳，能够使模具运行过程中起到防止跑偏和纠正作用。

一种防止泡沫玻璃模具跑偏卡窑折棒的辊道窑，其特征在于：传输辊采用陶瓷辊棒和耐热钢辊棒间隔布置方式；在辊道窑窑墙内部两侧布置导向带或导向轮。

进一步，陶瓷辊棒和耐热钢辊棒采用等距间隔布置，辊棒直径相等；每个耐热钢模具底部必须承载在3只以上的辊棒之上。

进一步，陶瓷辊材质为碳化硅陶瓷或氧化铝陶瓷；耐热钢辊材质为304、316L或310S。

进一步，所述导向带布置在窑墙内部的两侧，导向带可以是连续的或者间断的（见图1（c））；当导向带是间断的，间断距离为模具长度的50%-80%；或者导向带采用无机材料砌筑一层条带，导向带厚度为模具高度的20-80%。

进一步，导向带材质为304、316L、310S的金属带材或型材，型材为圆管、方管、槽型或工字型；所述无机材料为碳化硅、刚玉、高铝、石墨或堇青石。

进一步，所述导向轮布置在窑墙内部的两侧，导向轮相向或交错布置,见图1（b）所示，导向轮间距为模具长度的50%-90%，模具两侧有至少有1个以上导向轮存在。

进一步，导向轮为304、316L或310S。

进一步，所述导向带或导向轮突出窑墙内表面50-200mm，导向带或导向轮内侧间距为模具宽度的105%-125%，导向带或导向轮的中心位置在模具高度在30%-70%。

本发明在泡沫玻璃模具所导致的卡窑时折断陶瓷辊，以及模具落入辊道下面的事故解决方案，由于陶瓷辊棒，比如碳化硅、氧化铝陶瓷等，具有很好的高温强度，有效避免辊道的下弯变形，形成扰度，高温蠕变也较小，因此得到普遍应用，但是陶瓷辊棒毕竟是无机材料，虽然刚性好，但是脆性极大，容易在极端情况，例如卡窑事故发生导致陶瓷辊棒折断，对于泡沫玻璃的模具法生产而言，毛坯是一个很大的长方体形态，其大致尺寸为L*B*H=540-750mm*460-640mm*120-240mm，其不能像陶瓷墙地砖生产过程中的，可以通过窑墙应急处理孔来将砖片击碎方式，落入窑内，然后清除出来。因此，在泡沫玻璃生产过程中即使出现卡窑情况，也不能让模具落入辊道之下，因为耐热钢材质的模具本身重量20公斤左右，另外配合料也有10余公斤，两者相加有30余公斤，如果发生模具落入辊道之下，将无法再将模具提升到辊道之上。研究发现，在泡沫玻璃发泡窑的温度制度的温度条件600-900℃而言，优质耐热钢管是可以胜任该温度条件，其材质包括但不限于304、316L、310S，使用耐热钢不会出现折断情况发生，由于高温条件来说，将耐热钢管制备成金属辊棒，用做辊道传输辊，因为金属辊在高温条件下会产生膨胀，同时存在高温蠕变，下弯扰度大，尽管解决了卡窑落模问题，但是，会致使模具传输过程的跑偏更加严重，基于陶瓷辊的运行表面平整性。于是本发明结合陶瓷辊和金属辊的优点，将陶瓷滚和金属进行组合，将同直径的陶瓷辊和金属辊间隔布置使用，并且每个模具必须承载在3只以上的辊棒之上，采用更多辊棒将通过陶瓷辊实现平面平整，更多金属辊保障不会因陶瓷辊折断落模事故发生，即使在辊道窑运行过程中出现陶瓷辊棒折断，至少还有两只金属辊进行承托，不致模具坠落辊棒之下。本发明通过金属辊和陶瓷辊的混合设计和应用，有效地避免了模具落入辊道之下情况发生。

本发明通过在辊道窑内侧设置导向带或带向轮，以及金属辊棒和陶瓷辊棒相间布置，极大地降低了传输事故发生率，一般停窑维修，故障发生周期平均为20-45天，每次抢修需要4小时或1- 4天，每月一次，每年发生次数少于1次，并且由于传输的平稳性提高，辊道式发泡窑长度可以达到40-60米，泡沫玻璃毛坯产能年产达到2-3万立方，毛坯合格率达到98%以上，通过本发明的实施可以大幅提升生产效率和产品质量。

附图说明

图1（a）辊道窑纵向剖视图

图1（b）带有导向轮的辊道窑横向剖视图

图1（c）带有导向带的辊道窑三维立体图

其中1-模具，2-泡沫玻璃毛坯，3-金属辊棒，4-陶瓷辊棒，5-窑墙，

6-导向轮，7-导向带，8-窑顶，9-窑底

图2 导向轮结构示意图

其中6-1 销钉， 6-2 金属轮，6-3 支架，6-4 固定螺孔，6-5固定底座

图3传统推板窑传动系统图

其中29-模具 30-滑道 31-导轨 32-液压推车机

具体实施方式

陶瓷辊棒和耐热钢辊棒采用等距间隔布置，辊棒直径相等；每个耐热钢模具底部必须承载在3只以上的辊棒之上。陶瓷辊材质为碳化硅陶瓷或氧化铝陶瓷；耐热钢辊材质为304、316L或310S。

导向带布置在窑墙内表面两侧，导向带是连续的或者间断的，见图1（b）所示，；当导向带是间断的，间断距离为模具长度的50%-80%；或者导向带采用无机材料砌筑一层条带，导向带厚度为模具高度的20-80%。

导向带材质为304、316L、310S的金属带材或型材，型材为圆管、方管、槽型或工字型；所述无机材料为碳化硅、刚玉、高铝、石墨或堇青石。

所述导向轮布置在窑墙内表面两侧楚，导向轮相向或交错布置，见图1（b）所示，导向轮间距为模具长度的50%-90%，模具两侧有至少有1个以上导向轮存在。

导向轮为304、316L或310S。导向轮结构(见图2)包括固定螺孔6-4、固定底座6-5。金属轮6-2通过销钉6-1固定在支架6-3前端，金属轮6-2可以在模具的摩擦力作用下发生转动，支架6-3末端通过固定底座6-5与窑墙5外壳连接在一起。导向带或导向轮突出窑墙内表面高度50-200mm，导向带或导向轮内侧间距为模具宽度（模具入窑方向是沿长度方向进行的，一般模具宽度尺寸为460-640mm）的105%-125%，间距过窄会导致模具侧面频繁摩擦，增大传动阻力；间距过大会导致撞墙和卡窑效应。导向带内部纵向连接，导向轮间隔布置，可以相对布置和交错布置，导向轮间距为模具长度（模具入窑方向是沿长度方向进行的，一般模具长度尺寸为540-750mm）的50%-90%，这样可以保障模具两侧至少保持1个以上导向轮存在，随时会使模具跑偏而得到纠正。导向带或导向轮的中心位置在模具高度在30%-70%。

Claims

1.一种防止泡沫玻璃模具跑偏卡窑折棒的辊道窑，可以有效地防止泡沫玻璃模具跑偏卡窑，以及陶瓷辊棒折断时模具落入辊棒之下事故的发生，该辊道窑结构其特征在于：传输辊采用陶瓷辊棒和耐热钢辊棒间隔布置方式；在辊道窑窑墙内部两侧布置导向带或导向轮。

2.根据权利要求1所述的辊道窑，其特征在于：陶瓷辊棒和耐热钢辊棒采用等距间隔布置，且辊棒直径相等；每个耐热钢模具底部必须承载在3只以上的辊棒之上。

3.根据权利要求1所述的辊道窑，其特征在于：陶瓷辊棒材质为碳化硅陶瓷或氧化铝陶瓷；耐热钢辊棒材质为304、316L或310S。

4.根据权利要求1所述的辊道窑，其特征在于：所述导向带布置在窑墙内侧，导向带是连续的或者间断的；当导向带是间断的，间断距离为模具长度的50%-80%；或者导向带采用无机材料砌筑一层条带，导向带厚度为模具高度的20-80%。

5.根据权利要求1所述的辊道窑，其特征在于：导向带材质为304、316L、310S的金属带材或型材，型材为圆管、方管、槽型或工字型；所述无机材料为碳化硅、刚玉、高铝、石墨或堇青石。

6.根据权利要求1所述的辊道窑，其特征在于：所述导向轮布置在窑墙内部的两侧，导向轮相向或交错布置，导向轮间距为模具长度的50%-90%，模具两侧有至少有1个以上导向轮存在。

7.根据权利要求1所述的辊道窑，其特征在于：导向轮为304、316L或310S。

8.根据权利要求1所述的辊道窑，其特征在于：所述导向带或导向轮突出窑墙内表面50-200mm，导向带或导向轮内侧间距为模具宽度的105%-125%，导向带或导向轮的中心位置在模具高度在30%-70%。