CN106918226A - 一种具有散热可调窑门的陶瓷窑炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有散热可调窑门的陶瓷窑炉，属于陶瓷制备设备技术领域。本发明的烧成窑炉具有可调节散热功能，由两层半透明散热控制层和窑门保温层构成，最内侧为具有较高透明度的散热控制层，第二层为散热控制层，用来调节高温情况下窑内结构向窑外辐射的热量。最外层为窑门保温层，为完全不透明材料，主要起保温作用。在降温过程中保持窑门关闭同时通过控制窑门的半透明度来控制窑门处的辐射散热进而对窑内降温过程进行控制。在降温过程中，由于窑门仍处于关闭状态，可避免含氧空气进入窑内造成气氛不可控。通过本发明可将降温过程中的温度控制与气氛控制分离，避免了现有降温工艺中温度和气氛不可控的问题。

Description

一种具有散热可调窑门的陶瓷窑炉

技术领域

本发明涉及一种具有散热可调窑门的陶瓷窑炉，属于陶瓷制备设备技术领域。

背景技术

陶瓷烧制过程中影响瓷器质量的两个重要的因素便是烧成过程中窑内的温度和气氛。陶瓷烧成过程中需要在不同的温度下为陶瓷烧制营造不同的窑内气氛。自从人们认识到窑内温度和气氛对瓷器质量的影响后便不断对陶瓷烧制过程中温度和气氛的相互匹配进行研究与探索，但这些工作大多集中在窑温上升过程中，确切的说是集中在窑内温度从950℃左右到烧成最高温(1200℃-1350℃)的这段过程，这是由目前人们所采用的硅酸盐系列陶瓷原料在950℃附近开始融化的特性所造成的。如祭红和郎红等铜红釉需要在窑温达到980℃后将窑内气氛转换为强还原气氛，而霁蓝釉、影青釉等则只需在转换温度后将气氛转换到弱还原环境即可，太强的还原氛围反而不利于釉色的形成。

经过长期的实践积累，人们对于陶瓷烧成升温过程中如何控制窑内温度和气氛也掌握了丰富的经验，但是对于降温过程的研究并没有升温过程那么深入。陶瓷烧制过程中的降温过程主要是在升温工艺结束后进行，而降温过程的温度和气氛变化对于瓷器质量来说同样是至关重要的，是瓷坯成器过程的最后一个环节。目前普遍采用的降温手段是在升温工艺结束后将窑门打开一定距离，使冷空气进入窑内进而达到快速降低窑温的目的。通过打开窑门的方法可以快速降低窑内温度，但是降温的速率是不受操作人员控制的，同时会使大量含氧空气进入窑内，而剧烈改变窑内气氛，导致窑内气氛同样不可控。正因为目前窑炉降温过程是温度和气氛均不可控的，人们对降温过程的利用还很少。目前利用降温来使瓷器产生可控变化的过程只有结晶釉工艺。在结晶釉生产工艺中，通过快速降温使过饱和的釉料结晶，再通过保温过程使得结晶釉长大。在结晶釉工艺中同样存在降温过程中窑内温度和气氛不可控的问题，而目前品质优秀的结晶釉瓷器非常稀少，且又以无需过多气氛控制的氧化釉为主。

发明内容

本发明的目的是提出一种具有散热可调窑门的陶瓷窑炉，改变已有的陶瓷窑炉的结构，通过将窑门分为具有不同热传导特性(包括导热与辐射传热)的散热控制层和保温层，从而同时满足升温过程中的保温要求以及降温过程中的散热要求。

本发明提出的具有散热可调窑门的陶瓷窑炉，包括窑体和窑门，窑门置于窑体的一则，所述的窑体内的上、下空腔分别为烧成室和还原室，烧成室和还原室由隔板通孔连通；烧成室内设有电阻加热体和棚板支架，电阻加热体沿烧成室的内壁布置，待烧成坯体置于棚板支架上，烧成室顶部设有排气通道，并设有阀门对排气量进行控制；所述的还原室内设有炭架，炭架上放置柴炭，炭架的下部设有还原室加热器，还原室底部设有一次风通道，还原室侧面设有二次风通道，一次风通道和二次风通道上分别设有阀门，对进风量进行独立控制；所述的窑门包括上部的烧成室窑门和下部的还原室窑门，所述的烧成室窑门由内到外分别由散热控制层、散热控制层和窑门保温层组成，散热控制层和散热控制层的周边设有窑门漏热挡砖，所述的还原室窑门位于与还原室相连通的投柴孔的外侧。

本发明提出的具有散热可调窑门的陶瓷窑炉，其优点是：

1、所述窑门结构中的散热层具有不同的热传导特性，更具体的，从内而外散热控制层的热辐射透过率(即所用材料透明度)呈降低趋势，最外层为完全不透明材料，主要起保温作用。备选的窑门最外层保温材料包括但不限于氧化铝纤维、莫来石等保温材料,内层具有不同透明度的散热控制层材料包括但不限于高纯石英玻璃、掺杂为半透明的高温玻璃、高纯石英毛玻璃等材料。

鉴于电加热窑炉主要依靠加热丝的热辐射对窑内结构加热，因此辐射管理对窑炉内温度的控制相当重要,但应指出本发明的应用不局限于电窑，同样适用于气窑与柴窑。本发明通过在降温过程中保持窑门关闭同时增加窑门结构的半透明度(减少散热控制层层数)从而增加窑门的辐射散热，通过控制窑门结构的半透明度可以控制窑门处辐射散热的速率进而对窑内温度下降过程进行控制。在上述降温过程中，由于窑门仍处于关闭状态，因此可避免含氧空气进入窑内造成气氛不可控(针对可以控制烧成气氛的窑炉，可实现降温过程中窑内气氛的控制)。通过以上方法将降温过程中的温度控制与气氛控制分离，避免了现有降温工艺中温度和气氛不可控的问题。

更进一步对于在烧成工艺中需要营造不均匀温度环境的情况，可将窑门中散热控制层的不透明度进行局部设计，从而利用热辐射原理降低局部区域温度，进而为不同区域营造特定低温环境。

附图说明

图1为本发明提出的具有散热可调窑门的陶瓷窑炉的结构示意图。

图1中，1是烧成室，2是还原室，3是窑体，4是隔板通孔，5是电阻加热体，6是棚板支架，7是待烧成坯体，8是散热控制层，9是散热控制层，10是窑门保温层，11是窑门漏热挡砖，12是排气通道，13是还原室窑门，14是投柴孔，15是炭架，16是还原室加热器，17是柴炭，18是一次风通道，19是二次风通道。

具体实施方式

本发明提出的具有散热可调窑门的陶瓷窑炉，其结构如图1所示，包括窑体3和窑门，窑门置于窑体3的一则。窑体3内的上、下空腔分别为烧成室1和还原室2，烧成室1和还原室2由隔板通孔4连通。烧成室1内设有电阻加热体5和棚板支架6，电阻加热体5沿烧成室1的内壁布置，待烧成坯体7置于棚板支架6上，烧成室1顶部设有排气通道12，并设有阀门对排气量进行控制。还原室2内设有炭架15，炭架上放置柴炭17，炭架15的下部设有还原室加热器16，还原室2的底部设有一次风通道18，还原室2侧面设有二次风通道19，一次风通道18和二次风通道19上分别设有阀门，对进风量进行独立控制。窑门包括上部的烧成室窑门和下部的还原室窑门13，烧成室窑门由内到外分别由散热控制层8、散热控制层9和窑门保温层10组成，散热控制层8和散热控制层9的周边设有窑门漏热挡砖11。还原室窑门13位于与还原室2相连通的投柴孔14的外侧。

因陶瓷窑炉主要依靠电加热体的热辐射对窑内烧成体进行加热,因此辐射管理对电窑升降温过程至关重要。本发明的实施方式包括但不限于所述气氛可控电窑中的应用，同样可以用于对普通电窑、气窑以及柴窑等的改进。

以下结合附图，详细介绍实施方式的工作原理和工作过程：

如图1所示，本发明所涉及气氛可控陶瓷窑炉的窑体3由氧化铝陶瓷纤维隔热板组成，窑体分为烧成室1和还原室2。烧成室1为待烧成坯体7经高温烧结成瓷的工作区域，还原室2通过柴炭等物质不同程度的燃烧可产生不同气氛，进而通过隔板通孔4对烧成室1内的气氛进行控制。结合烧成室1内电阻加热体5的加热，可完成陶瓷烧成工艺中所需的温度和气氛制度。还原室2内柴炭的不同燃烧程度可通过调节一次风通道18与二次风通道19内空气比例进行调节。

具有可调节散热的烧成室窑门由两层半透明的散热控制层和窑门保温层，最内侧为具有较高透明度的散热控制层8，该层辐射透过率较高，主要由高纯石英玻璃等材料构成，其作用是允许窑炉内部热量较快地通过辐射散发到窑外，如窑温降低辐射散热能力降低或者需要快速降温的情况。第二层为散热控制层9，该层具有较低透明度，可由掺杂为不同透明度的高温玻璃或高纯石英毛玻璃构成，主要用来调节高温情况下窑内结构向窑外辐射的热量。需要指出的是本发明的半透明散热控制层不仅限于两层，窑门亦可由多层半透明的散热控制层构成，通过使用不同层数的散热控制层，进而控制窑门的整体半透明度，从而可以对窑门处辐射散热进行连续控制，使得对降温能力的控制更精确。图1所示窑门最外层为窑门保温层10，该层由氧化铝陶瓷纤维隔热板构成，主要作用是在窑炉升温及保温阶段对窑炉的保温功能，在降温阶段需要根据工艺需要将该层打开。由于窑门半透明散热控制层处会出现漏热等情况，窑门边缘处设有漏热挡砖11。需要指出的是窑门各部件装配时需要考虑各部分在加热过程中的热膨胀，因而需要留下空间余量。

在烧成工艺过程中，首先将待烧成坯体7放入烧成室1并关闭窑门。按照升温工艺升高烧成室1和还原室2内电阻加热体的功率，使得窑炉温度上升。当达到980℃附近时，在还原室内放入木炭，同时调节一次风与二次风的比例来调节窑炉烧成室内的环境，以达到烧成需求。当达到最高烧成温度并进行保温工艺后开始进入降温过程，首先降低电阻加热体的功率，并根据降温速率需要打开窑门保温层10，利用窑门其余散热控制层的半透明特性，通过辐射降低窑内温度。降温的同时根据烧成工艺的气氛制度需要，继续在此过程中通过还原室调节窑炉内的烧成环境(此过程中由于窑门未完全打开，窑炉仍处于封闭状态，可继续对窑内气氛进行控制)。当温度继续降低时，根据需要继续打开散热控制层9，继续增加窑门处的辐射散热。在结晶釉工艺中需要快速降温然后进行保温的工艺中，首先降低加热器功率，并根据需要打开窑门保温层10及散热控制层9，当温度达到目标温度后，依次关闭散热控制层9和窑门保温层10，并调节电加热体功率，进行保温即可，该过程中同样可以对窑内烧成气氛进行控制。

散热控制层9可根据需要由不同透明度材料拼接而成，进而可在降温过程中可控地营造窑内不均匀的温度环境，从而适合特定的烧制工艺。

由上可见，通过本发明的使用不仅可以对窑炉的降温过程进行更加可靠和自由的控制，同时还能在降温的同时对窑炉内烧成气氛进行控制，避免了降温过程中通过打开窑门而造成温度与气氛不可控的问题。同时利用该发明还可以人为的营造窑内不均匀的温度环境，适合特殊的烧制工艺。

Claims (1)

1.一种具有散热可调窑门的陶瓷窑炉，其特征在于包括窑体和窑门，窑门置于窑体的一则，所述的窑体内的上、下空腔分别为烧成室和还原室，烧成室和还原室由隔板通孔连通；烧成室内设有电阻加热体和棚板支架，电阻加热体沿烧成室的内壁布置，待烧成坯体置于棚板支架上，烧成室顶部设有排气通道，并设有阀门对排气量进行控制；所述的还原室内设有炭架，炭架上放置柴炭，炭架的下部设有还原室加热器，还原室底部设有一次风通道，还原室侧面设有二次风通道，一次风通道和二次风通道上分别设有阀门，对进风量进行独立控制；所述的窑门包括上部的烧成室窑门和下部的还原室窑门，所述的烧成室窑门由内到外分别由散热控制层、散热控制层和窑门保温层组成，散热控制层和散热控制层的周边设有窑门漏热挡砖，所述的还原室窑门位于与还原室相连通的投柴孔的外侧。