CN107098708A - 新型环保脱蜡烧结窑炉及其脱蜡烧结工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种脱蜡烧结窑炉，包括预热隧道窑、排蜡隧道窑及高温烧结窑，所述预热隧道窑与排蜡隧道窑的产品入口端连通，所述高温烧结窑与排蜡隧道窑的产品输出端连通，产品通过预热隧道窑预热至180℃至300℃并保温一定时间后再被推入至排蜡隧道窑。本发明在原有基础上增加隧道窑，使得产品先进行预热保温，延长原有低温段保温时间，保温后再进行高温燃烧完全排蜡处理；在预热保温(低温半排蜡)过程中，能很好地保证排蜡产品在低温区间内不会升温，从而保证排蜡产品不开裂，大大节省了生产成本、降低损耗，具有巨大的经济效益；本发明只需在现有的隧道窑的基础上进行结构改造，整体结构简单，改造成本低，易于推广。

Description

新型环保脱蜡烧结窑炉及其脱蜡烧结工艺
技术领域
本发明涉及电子陶瓷生产设备设施技术领域，特别涉及用于电子陶瓷生产用脱蜡烧结窑及工艺。
背景技术
电子陶瓷(electronic ceramic)，是指在电子工业中能够利用电、磁性质的陶瓷。电子陶瓷是通过对表面、晶界和尺寸结构的精密控制而最终获得具有新功能的陶瓷。在能源、家用电器、汽车等方面可以广泛应用。
已知的特种陶瓷制造技术，如等静压成型、干压成型、热压注成型、注浆成型、注射成型、原位注凝成型等，现在，工业大批量生产过程中，最经济、采用最多的是热压注成型和注射成型工艺，我国热压注成型工艺占到特种陶瓷产能的70％以上。热压注工艺是将陶瓷粉体与热熔胶体混合，加热到流动性温度后，加压注入模具成型，再经吸附剂排胶，然后烧成。在其排胶过程中，产生明显的烟尘及化学气味污染，对其周围的人群产生影响。
热压注工艺流程为：陶瓷粉体与热熔胶体制浆、压力注模成型、吸附剂排胶(排蜡)、素烧、烧成、后加工、检验包装出厂。其中，制浆过程是将陶瓷粉体与热熔胶体等有机塑性物进行加热均化混合，有机塑性物主成份为纯度及熔点范围窄的优质石蜡、少量的增塑剂油酸、天然蜂胶等，或为热熔性树脂。在这工艺过程中，引入了具有污染性的有机塑性剂，塑性剂一般约占陶瓷粉体总质量的13％左右(以占比高的氧化铝特种陶瓷为例)。排胶素烧工序是将成型好的产品，与氧化铝吸附剂混装在钵子内，在排胶燃气梭式窑内，经过常温至1050℃的加热过程，排出有机塑化剂，排入大气的污染物最终在这道工序中产生，向大气排放烟尘和化学气体。在整个排胶素烧工艺过程中，是一个不完全燃烧的热化学反应过程，并由于高温，产生了热熔性胶体与窑炉燃料液化气裂化及合成的反应过程，并生成中间产物。其中大量使用的热熔性胶体为石蜡，是石油富产品，是几种高级烷烃的混合物，主要是正二十二烷(C22H46)和正二十八烷(C28H58)，含碳元素约85％，含氢元素约14％。石蜡不完全燃烧产生CxHy是经过高温裂解后产生的低碳低氢类物质，反应物中的C产生烟尘污染，在排胶窑的烟囱上可以看到黑色的烟尘冒出，但是，单纯的石蜡的不完全燃烧，并不会产生明显的化学气味不适感。
目前，电子陶瓷行业中，主要的焦点集中于解决尾气排放污染问题，已有绝大部分厂家通过对传统窑炉进行改进，采用环保窑炉实现无污染排放，达到环保要求。如申请号为2010101376131、名称为陶瓷排胶环保窑炉的专利中，其采用高温催化方式对排蜡的尾气进行处理；如申请号为2012207348568、名称为环保节能排蜡窑的专利中，采用在排烟道中进行喷火加热的方式，点燃未充分燃烧的烟气，减少烟气排放；如申请号为2010105957815、名称为一种利用微波窑炉排蜡、排胶的工艺方法的专利中，采用微波加热的方式，将石蜡加热后燃烧排除。为实现节能，申请号为2006201471582、名称为阶梯式排蜡窑的专利，采用阶梯状的烧成室依次烧成，使排蜡工艺升温平缓，制品受热均匀，提高热效率、降低能耗。
行业内目前忽略的主要问题、也是无法解决的问题是所制成的陶瓷产品开裂问题。众所周知，排蜡过程中普遍采用的是隧道窑，隧道窑即为一条直通道，该通道的一端为产品输入端，另一端为产品输出端，从产品输入端至产品输出端之间分为多个加温段，如从起温250℃至300℃，从300℃至360℃等。由于前后产品之间紧挨着在推进器的推进作用下缓慢前进，当温度达到360℃时，石蜡会剧烈燃烧，形成明火，此时为产品的剧烈排蜡，且明火会蔓延至后续跟进的产品。为防止后续低于360℃的产品起火燃烧，通常在300℃的加温段设置抽风口，保证此处温度不高于300℃，从而最大程度避免明火向后续产品蔓延，但也无法完全避免。这种隧道窑排蜡，目前遇到的主要问题是，排蜡后烧结的成品出现炸裂，次品率为3％-5％，且随着季节性气候变化、气压变化等因素，产品炸裂高达8％-20％。以95氧化铝陶瓷为例，生产成本为2万元左右每吨，一条隧道窑一个月的产量为80吨左右，按照最低的次品率3％计算，每个月损失2.4吨，据不完全统计，我国整个电子陶瓷行业中不下于100条隧道窑，即一个月损失四百多万，一年接近五千万的损失。因此，现有的电子陶瓷产品制作过程中，因次品率过高而造成的经济损失巨大，此问题亟待解决。
发明内容
针对现有排蜡炉存在产品炸裂率高的问题，本发明提供一种可完全避免产品炸裂的节能环保脱蜡烧结窑炉，为解决上述问题，本发明采用如下方案：
一种脱蜡烧结窑炉，包括预热隧道窑、排蜡隧道窑及高温烧结窑，所述预热隧道窑与排蜡隧道窑的产品入口端连通，所述高温烧结窑与排蜡隧道窑的产品输出端连通，产品通过预热隧道窑预热至180℃至300℃并保温一定时间后再被推入至排蜡隧道窑。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述预热隧道窑的炉底通道与排蜡隧道窑的低温段的炉底通道之间通过引风道连通，借助引风机将排蜡隧道窑的炉底热气流引入至预热隧道窑的炉底。
所述预热隧道窑与排蜡隧道窑平行设置，预热隧道窑的产品输出端与排蜡隧道窑的产品输入端之间通过转角隧道窑连通。
所述转角隧道窑与排蜡隧道窑及预热隧道窑垂直设置。
所述预热隧道窑为排蜡隧道窑的产品输入端延长形成，排蜡隧道窑与预热隧道窑形成一整条隧道窑。
产品在所述预热隧道窑中行走的时间范围为在产品在排蜡隧道窑中低温段中行走时间长的0.5-1.5倍，优选为1倍。
一种利用所述的脱蜡烧结窑炉的排蜡烧结工艺，包括预热过程、排蜡过程及烧结过程；所述预热过程为产品在预热隧道窑中预热至180℃-300℃之间并保温一定时间；所述排蜡过程为：经预热保温后的产品在排蜡隧道窑中加温至石蜡燃烧排除的过程；所述烧结过程为：经排蜡后的产品在高温烧结窑中经1200-1750℃的高温烧结过程。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述预热过程中，产品在所述预热隧道窑中行走的时间范围为在产品在排蜡隧道窑中低温段中行走时间长的0.5-1.5倍，优选为1倍。
本发明的技术效果在于：
本发明在原有基础上增加隧道窑，使得产品先进行预热保温，延长原有低温段保温时间，保温后再进行高温燃烧完全排蜡处理；在预热保温(低温半排蜡)过程中，能很好地保证排蜡产品在低温区间内不会升温，从而保证排蜡产品不开裂，大大节省了生产成本、降低损耗，具有巨大的经济效益；本发明只需在现有的隧道窑的基础上进行结构改造，整体结构简单，改造成本低，易于推广。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的另一结构示意图。
图中：1、排蜡隧道窑；10、低温段；2、第一推进器；3、预热隧道窑；4、引风道；5、引风机；6、第二推进器；7、转角隧道窑；8、第三推进器；9、高温烧结窑。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
实施例1：如图1所示，本实施例的脱蜡烧结窑炉，包括预热隧道窑3、排蜡隧道窑1及高温烧结窑9，预热隧道窑3与排蜡隧道窑1的产品入口端连通，高温烧结窑9与排蜡隧道窑1的产品输出端连通，产品通过预热隧道窑3预热至180℃至300℃并保温一定时间后再被推入至排蜡隧道窑1。通过增加预热隧道窑3，可确保产品有足够的保温时间，从而避免后续产品排蜡、烧结炸裂。其中，预热的温度范围为180℃至300℃之间的任一温度值，如180℃、181℃、182℃、183℃....298℃、299℃、300℃等。
实施例2：如图1所示，排蜡隧道窑1的一端为产品输入端并设置有第一推进器2，排蜡隧道窑1的另一端为产品输出端；还包括预热隧道窑3，预热隧道窑3的产品输出端与排蜡隧道窑1的产品输入端连通，预热隧道窑3的产品输入端安装有第二推进器6。预热隧道窑3中的产品保温温度保持在与排蜡隧道窑1的低温段10的温度基本一致，可以采用独立的加热器加热保温，但为了降低能耗，在预热隧道窑3的炉底通道与排蜡隧道窑1的低温段10的炉底通道之间通过引风道4连通，借助引风机5将排蜡隧道窑1的炉底热气流引入至预热隧道窑3的炉底以保证预热隧道窑3中保温温度与排蜡隧道窑1的低温段10具有基本相同或完全一致的保温温度。
本发明中，采用的推进器为现有技术，还可以利用其它推送机构替代。
本发明中，上述两实施例中，预热隧道窑3与排蜡隧道窑1的布置方式不作限制，在空间宽裕的条件下，排蜡隧道窑1的首端与预热隧道窑3的尾端连通，整体上形成一条隧道窑(图中未画出)，但由于隧道窑加长，相邻产品整体长度增大，故需一负荷大、功率大的推进器进行推进，并且，当产品明火燃烧排蜡时，还是无法避免火势蔓延至后续产品；为避免明火沿着相邻产品蔓延，如图2所示，预热隧道窑3与排蜡隧道窑1可相互垂直设置，垂直转角处可完全截断明火，但同样需要较大的空间布置。
为减小设备的安装空间，如图1所示，上述两实施例中，预热隧道窑3与排蜡隧道窑1平行设置，预热隧道窑3的产品输出端与排蜡隧道窑1的产品输入端之间通过转角隧道窑7(转角隧道窑7可以只是连通的通道即可)连通，转角隧道窑7与预热隧道窑3的连通处设有第三推进器8。即排蜡隧道窑1的低温段10、预热隧道窑3及转角隧道窑7之间形成U型结构，其整体所占空间大大减小，且利于将低温段10的炉底热空气引入至预热隧道窑3的炉底，两者之间的连接距离短，施工方便。使用时，由于增加预热隧道窑3、转角隧道窑7，通过第二推进器6、第三推进器8及第一推进器2逐渐将产品推进，延长产品的预热保温时间。作为优选，预热隧道窑3、转角隧道窑7的长度之和与排蜡隧道窑1中低温段10的长度基本相等，即翻倍延长产品的低温保温时间。
本发明的排蜡隧道窑1、预热隧道窑3之间的布置方式还包括其他多种，只需满足延长产品低温保温时间即可，如根据空间需要，排蜡隧道窑1与预热隧道窑3之间的连接处具有一定夹角(非90°)等。
经本发明的申请人研究表明，当产品在预热隧道窑3中行走的时间范围为在产品在排蜡隧道窑1中低温段10中行走时间长的0.5-1.5倍时(优选为1倍)，可避免产品炸裂现象发生，作为优选，当时间倍数为1倍时，节能又避免产品炸裂，提高排蜡质量，避免炸裂次品产生。如原来产品在单个隧道窑中低温保持时间为12小时，经本发明改进后，延长为24小时左右。产品预热保温时间根据产品的型号、尺寸大小等决定。
本发明还提供利用实施例1中的隧道排蜡炉的排蜡工艺，该排蜡工艺包括半排蜡过程(预热过程)、完全排蜡过程及高温烧结过程；其中，预热过程为产品在预热隧道窑3中预热至180℃-300℃之间并保温一定时间，预热过程中，产品在预热隧道窑3中行走的时间范围为在产品在排蜡隧道窑1中低温段10中行走时间长的0.5-1.5倍(具体行走时间根据产品的大小、型号等确定，优选为1倍)。排蜡过程为：经预热保温后的产品在排蜡隧道窑中加温至石蜡燃烧排除的过程。高温烧结过程为，经过排蜡后的产品被推送至高温烧结窑9中，经过1200-1750℃进行高温烧结。烧结后的产品自然冷却即可。本发明中，在低温(预热)半排蜡过程中，能很好地保证排蜡产品在低温区间内不会升温，从而保证排蜡产品不开裂。
本发明将产品在低温段即180℃-300℃之间的温度范围内，延长保温时间(优选为在原基础上延长接近一半时间)，先进行半排蜡处理，后再进行高温燃烧完全排蜡处理，可完全避免成品开裂，大大节省了生产成本、降低损耗。
本发明中，为提高生产量，可将两组隧道窑组合在一起，每组隧道窑包括排蜡隧道窑1及预热隧道窑3。
本发明中，在传统隧道窑基础上增加的预热隧道窑3中的低温空间的温度保持还可以通过从后续产品烧结时的窑炉中的高温处引入，避免排蜡隧道窑1低温段10温度不足而来不及补给的状况出现，并且节能、不额外浪费能耗。
以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部改动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (9)

1.一种脱蜡烧结窑炉，其特征在于：包括预热隧道窑(3)、排蜡隧道窑(1)及高温烧结窑(9)，所述预热隧道窑(3)与排蜡隧道窑(1)的产品入口端连通，所述高温烧结窑(9)与排蜡隧道窑(1)的产品输出端连通，产品通过预热隧道窑(3)预热至180℃至300℃并保温一定时间后再被推入至排蜡隧道窑(1)。
2.据权利要求1所述的脱蜡烧结窑炉，其特征在于：所述预热隧道窑(3)的炉底通道与排蜡隧道窑(1)的低温段(10)的炉底通道之间通过引风道(4)连通，借助引风机(5)将排蜡隧道窑(1)的炉底热气流引入至预热隧道窑(3)的炉底。
3.根据权利要求1所述的脱蜡烧结窑炉，其特征在于：所述预热隧道窑(3)与排蜡隧道窑(1)平行设置，预热隧道窑(3)的产品输出端与排蜡隧道窑(1)的产品输入端之间通过转角隧道窑(7)连通。
4.根据权利要求3所述的脱蜡烧结窑炉，其特征在于：所述转角隧道窑(7)与排蜡隧道窑(1)及预热隧道窑(3)垂直设置。
5.根据权利要求1所述的脱蜡烧结窑炉，其特征在于：所述预热隧道窑(3)为排蜡隧道窑(1)的产品输入端延长形成，排蜡隧道窑(1)与预热隧道窑(3)形成一整条隧道窑。
6.根据权利要求1-5中任一所述的脱蜡烧结窑炉，其特征在于：产品在所述预热隧道窑(3)中行走的时间范围为在产品在排蜡隧道窑(1)中低温段(10)中行走时间长的0.5-1.5倍。
7.一种利用权利要求1所述的脱蜡烧结窑炉的排蜡烧结工艺，其特征在于：包括预热过程、排蜡过程及烧结过程；所述预热过程为产品在预热隧道窑(3)中预热至180℃-300℃之间并保温一定时间；所述排蜡过程为：经预热保温后的产品在排蜡隧道窑中加温至石蜡燃烧排除的过程；所述烧结过程为：经排蜡后的产品在高温烧结窑(9)中经1200-1750℃的高温烧结过程。
8.根据权利要求7所述的排蜡烧结工艺，其特征在于：所述预热过程中，产品在所述预热隧道窑(3)中行走的时间范围为在产品在排蜡隧道窑(1)中低温段(10)中行走时间长的0.5-1.5倍。
9.根据权利要求8所述的排蜡烧结工艺，其特征在于：产品在所述预热隧道窑(3)中行走的时间范围为在产品在排蜡隧道窑(1)中低温段(10)中行走时间长的1倍。
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