CN107966017A - 一种连续竖向阵列组合式陶瓷烧成加热炉组及加热方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种连续竖向阵列组合式陶瓷烧成加热炉组及加热方法。包括竖向设置的加热竖管组、集中进料单元及用于控制加热竖管组和集中进料单元相互配合工作并分别与加热竖管组、集中进料单元连接的集中控制系统单元;集中进料单元与加热竖管组连接;加热竖管组包括至少一个加热竖管。本发明提供了一种能够有效提高产品良率和生产效率、具备产能扩增技术优势、降低设备生产运行成本的连续竖向阵列组合式陶瓷烧成加热炉组及加热方法。

Description

一种连续竖向阵列组合式陶瓷烧成加热炉组及加热方法
技术领域
本发明属于陶瓷类产品烧成设备技术领域,涉及一种连续竖向阵列组合式加热炉组,尤其涉及一种可针对诸如陶瓷手机机身与背板、陶瓷开关面板、家用电器陶瓷面板、无线充电陶瓷板等具有平面或带沿结构(平板或平板带沿薄壳类)的陶瓷坯件进行烘干、预热、脱脂、烧结、冷却的陶瓷烧成加热炉组及加热方法。
背景技术
陶瓷烧成过程包含了烘干、预热、脱脂、烧结、冷却等多个工序,其中脱脂干燥和高温烧结是陶瓷坯件烧成过程中的关键工序环节,可根据原料坯件类型及工艺要求选用不同炉型加热炉一次完成或分步完成。烧成生产过程中,加热窑炉为不同工艺过程提供相应的烧成温度,在不同温度条件下分步或一次性完成陶瓷坯件的烧成。
目前,国内外用于该领域的高温加热炉主要有间歇式和连续式两大类。间歇式加热炉主要以电阻加热炉为主,如罩式炉、台车炉、箱式炉等,多用于异形定制陶瓷坯件脱脂烧结,或小批量工艺试验。连续式加热炉主要以窑炉为主,如隧道窑、推板窑、推杆炉、网带炉等,多用于工艺成熟稳定的批量陶瓷坯件烧成,可一次连续实现干燥、脱脂、烧结、冷却等烧成工艺过程。
间歇式炉优点是坯件烧成良率相对较高,但伴随工艺过程的升温、保温、降温及人工装卸料工序,热能损耗大,生产效率低,导致产能扩增受限,生产成本不能进行有效控制,多用于实现小批量异形陶瓷坯件的烧成或新产品新工艺试验。连续式炉本应是稳定工艺条件下提高产能、降低能耗的较佳选择,但应用实践发现在产品合格率和产能效率方面效果还不是很理想。
目前市场广泛应用的水平式推板窑,炉窑内部设置不同工艺温度分区,并尽可能保证每个分区热场相对稳定,按水平步进方式加热承烧板及待烧坯件实现连续生产。这种水平方向步进连续加热结构原理,致使同一待烧坯件不同部位受热有先后,坯件整体受热不同步,加之待烧坯件在推板推杆的推进过程会产生抖动振动。这种受热不同步和热振动共同作用,很容易导致坯件产生烧结初期不可恢复翘曲变形,使得后续的加工打磨工序难以修复整平,严重影响陶瓷坯件烧成合格率。同时,推板窑存在倒窑、拱窑风险,常因维护不周或使用不当,倒窑拱窑时有发生,除生产暂停经济受损外,受损窑炉维修处理周期长、费用高,对推板窑烧成陶瓷坯件的产能和成本影响很大。
隧道窑通过台车装载承烧板和待烧坯件在炉内运行来实现烧成工艺,能够满足大批量连续烧成的生产需求,但同样也存在待烧坯件不同部位受热不同步产生翘曲变形的不足而影响产品良率的问题。在能耗方面,台车装载坯件进出炉窑完成升温、保温、降温工艺过程,大量台车蓄热不能得到有效利用,能量损失较大,相比推板、推杆窑炉可比能耗还要高出30%以上。推杆炉和网带炉,同样也存在连续式加热炉烧结陶瓷坯件的共性问题,产品受热不同步翘曲变形良率低、生产成本高、效率低。目前陶瓷烧成行业内应用相对较少,生产工艺经验积累和设备技术水平还有待提高。
综上分析,采用间歇式炉和连续式炉烧成陶瓷坯件,在产品良率、设备产能、生产成本等方面各有不足。间歇式炉显然在规模化量产方面不具优势,尽管水平连续式炉具备稳定工艺条件下工业规模化生产的可行性,但这种坯件在行进过程中受热的加热模式,受热不同步和热振动引起翘曲变形,导致产品良率低,生产成本高。特别是针对诸如陶瓷手机背板、陶瓷开关面板等具有平面或带沿结构的陶瓷坯件,水平连续式脱脂烧结热处理方式由于上述原因,未能真正的在此类新兴陶瓷产品的产业链上规模化推广应用。
发明内容
为了解决背景技术中所提到的水平连续烧成设备存在的产品良率低、生产成本高、产能扩增受限的问题,本发明在采用连续式加热竖管提升产品良率的基础上,提出一种基于竖向阵列组合式炉组的陶瓷烧成加热炉组及加热方法,以满足陶瓷手机背板、开关面板等新兴功能陶瓷产品规模化烧成工艺和产能需求。
连续竖向阵列组合式陶瓷烧成炉组,是一种用于批量陶瓷类产品烧成加热设备,由若干连续式竖向陶瓷烧成加热竖管组成的多组多通道阵列组合式炉组。本发明整体采用顶部集中装料、底部分散卸料的立式结构,实现多工位、多通道同步连续加热。根据待烧坯件的类型和工艺曲线,设定多温区控制温度,待烧坯件随同承烧装置依次按照生产工艺节拍,自上而下,由低温到高温,经由加热竖管连续完成陶瓷产品装料、烘干、预热、脱脂、烧结、缓冷、冷却、卸料等烧成工艺工序。
采用本发明方案,载坯匣钵以先进先出、竖向叠放的方式,从上部集中装料,经加热竖管完成烧成,到下部分散出料,有效解决水平连续烧结坯件因受热不同步和热震动而产生翘曲变形的关键技术问题。同时,多组多通道加热竖管,配置顶部集中进料装置,以阵列组合的方式构建陶瓷烧成炉组,通过集中温控系统根据待烧坯件的类型和工艺曲线,实现多工位、多通道同步连续加热,能够有效提高生产产能和规模,降低生产运行成本。采用连续竖向阵列组合式陶瓷烧成炉组实现陶瓷烧成,相比水平连续式加热窑炉,具有产品良率提升、产能规模扩增、成本节约可控、设备建投灵活、工艺适应性强等特点。
本发明的技术解决方案:一种连续竖向阵列组合式陶瓷烧成加热炉组,其特殊之在于:包括竖向设置的加热竖管组、集中进料单元及用于控制加热竖管组和集中进料单元相互配合工作并分别与加热竖管组、集中进料单元连接的集中控制系统单元;
上述集中进料单元与加热竖管组连接;
上述加热竖管组包括至少一个竖向设置的加热竖管;
上述加热竖管包括竖管壳体、隔热保温炉衬、电阻发热体以及设置在竖管壳体下方的下部出料装置;还包括设置在竖管壳体上用于测量加热竖管内部温度的测温元件;上述测温元件贯穿竖管壳体及隔热保温炉衬;上述竖管壳体呈竖向筒状结构;
上述加热竖管内部还设置有多个上下叠置的载坯匣钵;上述载坯匣钵包括待烧坯件和承烧装置;上述待烧坯件放置于承烧装置之上;上述载坯匣钵分别与集中进料单元和下部出料单元连接;上述承烧装置包括若干上下叠置的承烧板或承烧匣钵或承烧舟皿;
上述隔热保温炉衬设置在竖管壳体内壁上;
上述隔热保温炉衬与竖管壳体内壁紧密贴合并形成筒状腔体;上述筒状腔体内部自上而下依次设置有低温加热段、中温加热段、高温加热段;还包括设置在高温加热段下方的缓冷冷却段;
上述隔热保温炉衬内壁沿竖直方向均匀设置有若干数量的电阻发热体;
上述低温加热段和中温加热段与筒状腔体相对应的内壁上设置有用于干燥脱脂工艺的新风进气管道和排烟排胶管道;
上述高温加热段和缓冷冷却段与筒状腔体相对应的内壁上设置有用于烧结冷却工艺的的冷风进气通道和热风排气通道。
上述加热炉组集中进料单元包括顶部装料平台、设置在顶部装料平台上的滑动轨道及设置在滑动轨道上的集中装料装置;
上述下部出料装置包括用于将加热竖管内上下叠置的承托装置进行托举和升降的底部出料装置和用于将底部出料装置上的烧结成品移出的平推卸料装置;上述底部出料装置包括出料托举装置和设置在出料托举装置下方的出料升降装置;
上述平推卸料装置设置在加热竖管壳体底部与底部出料装置之间;上述集中装料装置、底部出料装置和平推卸料装置分别与集中控制系统单元连接。
上述加热竖管以线形或圆形或阵列的形式组成加热炉组。
上述测温元件包括低温加热段测温元件、中温加热段测温元件和高温加热段测温元件;上述低温加热段测温元件设置在低温加热段、中温加热段测温元件设置在中温加热段、高温加热段测温元件设置在高温加热段。
上述电阻发热体包括低温加热段发热体、中温加热段发热体和高温加热段发热体;上述低温加热段发热体为丝状镍铬或丝状铁铬铝;上述中温加热段发热体为硅碳棒加热元件;所述高温加热段发热体为硅钼棒加热元件。
上述低温加热段测温元件为K型热电偶;所述中温加热段测温元件为S型铠装热电偶或R型铠装热电偶;所述高温加热段测温元件为B型热电偶。
上述筒状腔体的横截面为圆形或方形或多边形。
一种基于连续阵列组合式竖向陶瓷烧成加热炉组的加热方法,其特殊之处在于:
包括以下实施步骤:
1】通过集中控制系统单元的温度控制子系统,将加热炉组中每个加热竖管的低温加热段、中温加热段、高温加热段、缓冷冷却段加热到烧制待烧坯件所需烧成工艺温度;
2】根据生产工艺要求,通过集中控制系统单元的动作控制子系统,设定待烧坯件在每个加热竖管内行进速度,设定加热炉组集中进料装置的动作节拍与间隔时间,并设定每个加热竖管底部出料装置和平移卸料装置的动作节拍;
3】备料:将待烧坯件平稳地放置在承烧装置上,待烧坯件和承烧装置作为整体载坯匣钵,摆放在加热炉组上部的装料平台上的备料区;
4】首次初始化加热运行时,通过每个加热竖管底部出料装置的支承与升降功能,将空置的承烧装置从加热竖管底部依次叠置装入,直至装满;
5】进入正常运行模式后,每个加热竖管内的载坯匣钵采用底部出料顶部进料的先出后进模式,加热炉组集中装料装置为炉组内每个加热竖管按照设定动作节拍和时间间隔,配合出料和卸料动作节拍,依次循环完成进料动作;
6】当一次加热节拍时间到达,每个加热竖管内已烧成的载坯匣钵经缓冷冷却段到达加热竖管底部出口,先后通过加热竖管底部出料装置和平推卸料装置,将烧成结束的载坯匣钵运移至集料区;
7】在完成步骤6】出料和卸料动作的同时,加热炉组顶部集中进料装置将备料区的载坯匣钵从加热竖管顶部,按照设定的生产节拍和动作间隔,依次循环叠置装入每个加热竖管;每个加热竖管内的载坯匣钵自上而下依次经过低温加热段、中温加热段、高温加热段及缓冷冷却段,直至新的加热节拍完成;
8】加热炉组的集中控制系统单元,根据设定好的加热节拍和进出料动作间隔,重复步骤5】、6】、7】,依次循环完成每个加热竖管的出料、进料、卸料动作,实现加热炉组内每个加热竖管的连续生产。
上述步骤1】中低温加热段温度小于800℃;中温加热段温度为800℃-1300℃;高温加热段温度为1300℃-1700℃。
本发明的具体优点:
1、加热炉组整体采用竖向立式加热结构,待烧坯件连同承烧装置,按照生产工艺节拍,从上部装料,经低、中、高温区及缓冷区,到下部出料,保证薄壳类陶瓷坯件各部位在同一温场中同步受热,解决了水平连续烧结坯件受热不同步翘曲变形的关键工艺问题,能够有效提高产品良率和生产效率。
2、竖向阵列组合式加热炉组,可根据产能要求、生产规模、厂房条件、工艺需求等条件,灵活选配多组加热竖管,组合成适合厂房生产条件的阵列式炉组。通过加热竖管的阵列复制,配套集中装卸料装置,满足陶瓷坯件烧成批量规模化生产的需求,具备产能扩增技术优势。
3、竖向阵列组合式加热炉组,充分考虑陶瓷烧成的工艺工序要求,采用竖向加热结构和上低下高的温段温区设置方式,使得上部干燥脱脂温区能够充分利用底部烧结高温热量,能够有效提高陶瓷坯件烧成过程整体热能利用率,降低设备生产能耗和运行成本。
4、竖向阵列组合式陶瓷烧结炉组,能够有效利用高度空间,减少设备占地面积,节省场地投资成本。对厂房车间条件要求低,能够灵活适应现有生产空间条件,设备投建规模可大可小,适合产能扩增和技术升级,方便旧有厂房利旧升级。设备初期投建成本可控,设备工艺选配自由灵活,新建、改建、扩建均可量身投建。
5、阵列组合式陶瓷烧成炉组,可根据待烧坯件含水含胶量及对应工艺要求,综合考虑产能规模、生产条件、投建能力等因素条件,投建单独或组合工序(烘干、脱脂、烧结)阵列式炉组,并根据工序环节的取舍、烧成时间的长短、不同原料类型、干压或湿铸成型等因素,综合考虑设计加热竖管的分段分区数量、高度长短、空间大小、加热功率分配等,适合多种工艺功能要求。
附图说明
图1为本发明阵列组合式炉组俯视图;
图2为本发明阵列组合式炉组主视图;
图3为本发明阵列组合式炉组侧视图;
图4为本发明加热竖管结构组成示意图;
其中,1-加热竖管、2-滑动轨道、3-集中装料装置、4-顶部装料平台、5载坯匣钵、6-竖管壳体、7-隔热保温炉衬、8-电阻发热体、9-测温元件、10-待烧坯件、11-承烧装置、12-排烟排胶管道、13-新风进气管道、14-冷风进气通道、15-热风排气通道、16-出料托举装置、17-出料升降装置、18-平推卸料装置。
具体实施方式
下面我们结合说明书附图介绍本发明的一个较佳实施案例,举例证明本发明可以实施,可以向本领域中的技术人员完整介绍本发明,使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现,其保护范围并非仅限于文中提到的实施例,本文的附图和说明本质上是举例说明而不是限制本发明。
参照图1-4,一种连续式竖向阵列组合式陶瓷烧成加热炉组,包括竖向设置的加热竖管组、集中进料单元及用于控制加热竖管组和集中进料单元相互配合工作并分别与加热竖管组、集中进料单元连接的集中控制系统单元;
集中进料单元与加热竖管组连接;
加热竖管组包括至少一个竖向设置的加热竖管1;
加热竖管1包括竖管壳体6、隔热保温炉衬7、电阻发热体8以及设置在竖管壳体6下方的下部出料单元;还包括设置在竖管壳体6上用于测量加热竖管1内部温度的测温元件9;测温元件9贯穿竖管壳体6及隔热保温炉衬7;竖管壳体6呈竖向筒状结构;
加热竖管1内部还设置有多个上下叠置的载坯匣钵5;载坯匣钵5包括待烧坯件10和承烧装置11;待烧坯件10放置于承烧装置11之上;载坯匣钵5分别与集中进料单元和下部出料单元连接;承烧装置11包括若干上下叠置的承烧板或承烧匣钵或承烧舟皿;
隔热保温炉衬7设置在竖管壳体6内壁上;
隔热保温炉衬7与竖管壳体6内壁紧密贴合并形成筒状腔体;筒状腔体内部自上而下依次设置有低温加热段、中温加热段、高温加热段;还包括设置在高温加热段下方的缓冷冷却段;
隔热保温炉衬7内壁沿竖直方向均匀设置有若干数量的电阻发热体;
低温加热段和中温加热段与筒状腔体相对应的内壁上设置有用于干燥脱脂工艺的新风进气管道13和排烟排胶管道12;
高温加热段和缓冷冷却段与筒状腔体相对应的内壁上设置有用于烧结冷却工艺的的冷风进气通道14和热风排气通道15。
加热炉组集中进料单元包括顶部装料平台4、设置在顶部装料平台4上的滑动轨道2及设置在滑动轨道2上的集中装料装置3;
下部出料单元包括用于将加热竖管1内上下叠置的承托装置进行托举和升降的底部出料装置和用于将底部出料装置上的烧结成品移出的平推卸料装置18;底部出料装置包括出料托举装置16和设置在出料托举装置16下方的出料升降装置17;
平推卸料装置18设置在加热竖管壳体6底部与底部出料装置之间;集中装料装置3、底部出料装置和平推卸料装置18分别与集中控制系统单元连接。
加热竖管1以线形或圆形或阵列的形式组成加热炉组。
测温元件9包括低温加热段测温元件、中温加热段测温元件和高温加热段测温元件;低温加热段测温元件设置在低温加热段、中温加热段测温元件设置在中温加热段、高温加热段测温元件设置在高温加热段。
电阻发热体8包括低温加热段发热体、中温加热段发热体和高温加热段发热体;低温加热段发热体为丝状镍铬或丝状铁铬铝;中温加热段发热体为硅碳棒加热元件;高温加热段发热体为硅钼棒加热元件。
低温加热段测温元件为K型热电偶;中温加热段测温元件为S型铠装热电偶或R型铠装热电偶;高温加热段测温元件为B型热电偶。
筒状腔体的横截面为圆形或方形或多边形。
一种基于连续阵列组合式竖向陶瓷烧成加热炉组的加热方法,其特殊之处在于:
包括以下实施步骤:
1】通过集中控制系统单元,将加热炉组中每个加热竖管的低温加热段、中温加热段、高温加热段、缓冷冷却段加热到烧制待烧坯件所需烧成工艺温度;
2】根据生产工艺要求,通过集中控制系统单元,设定待烧坯件在每个加热竖管内行进速度,设定加热炉组集中进料装置的动作节拍与间隔时间,并设定每个加热竖管底部出料装置和平移卸料装置的动作节拍;
3】备料:将待烧坯件平稳地放置在承烧装置上,待烧坯件和承烧装置作为整体载坯匣钵,摆放在加热炉组上部的装料平台上的备料区;
4】首次初始化加热运行时,通过每个加热竖管底部出料装置的支承与升降功能,将空置的承烧装置从加热竖管底部依次叠置装入,直至装满;
5】进入正常运行模式后,每个加热竖管内的载坯匣钵采用底部出料顶部进料的先出后进模式,加热炉组集中装料装置为炉组内每个加热竖管按照设定动作节拍和时间间隔,配合出料和卸料动作节拍,依次循环完成进料动作;
6】当一次加热节拍完成,每个加热竖管内已烧成的载坯匣钵经缓冷冷却段到达加热竖管底部出口,先后通过加热竖管底部出料装置和平推卸料装置,将烧成结束的载坯匣钵运移至集料区;
7】在完成步骤6】出料和卸料动作的同时,加热炉组顶部集中进料装置将备料区的载坯匣钵从加热竖管顶部,按照设定的生产节拍和动作间隔,依次循环叠置装入每个加热竖管;每个加热竖管内的载坯匣钵自上而下依次经过低温加热段、中温加热段、高温加热段及缓冷冷却段,直至新的加热节拍完成;
8】加热炉组的集中控制系统单元,根据设定好的加热节拍和进出料动作间隔,重复步骤5】、6】、7】,依次循环完成每个加热竖管的出料、进料、卸料动作,实现加热炉组内每个加热竖管的连续生产。
步骤1】中低温加热段温度小于800℃;中温加热段温度为800℃-1300℃;高温加热段温度为1300℃-1700℃。
实施例1:一种连续竖向阵列组合式陶瓷烧成加热炉组,主要包括加热竖管组、上部装料平台、集中进料装置、行进轨道、加热竖管独立出料装置和卸料装置、集中控制系统等,其中加热竖管组可以线形或圆形或阵列的形式,由至少一个或多个加热竖管组成。
陶瓷烧成加热炉组由多组多通道加热竖管根据不同的产能、工艺、场地等生产需求,组合成不同型式的阵列式炉组。炉组整体采用顶部集中装料、底部独立卸料的立式结构,集中控制系统协同装卸料装置,将载坯匣钵依次按照生产工艺节拍,自上而下经由每个加热竖管完成装料、烘干、预热、脱脂、烧结(升温、保温、降温)、缓冷、冷却、卸料等烧成工序,实现陶瓷坯件多工位、多通道同步连续烧成加热功能。
在生产过程中,多个载坯匣钵以上下叠置的方式,自上而下经由每个加热竖管完成烧成加热。其中,载坯匣钵包括待烧坯件和承烧装置,承烧装置包括若干上下叠置的承烧板或承烧匣钵或承烧舟皿。加热竖管呈竖向筒状结构,包括竖管壳体、隔热保温炉衬、电阻发热体、测温元件。隔热保温炉衬设置在竖管壳体内壁上,并与竖管壳体内壁紧密贴合并形成筒状腔体,筒状腔体可为圆形、方形或多边形。
加热竖管筒状腔体内部自上而下依次设置有低温加热段、中温加热段、高温加热段、缓冷冷却段。加热段的长度和加热区的数量,可根据实际工艺需求计算确定。每个加热段包含一个或数个加热区,每个加热区根据不同温段工艺温度的不同布置不同类型的电阻发热体和测温元件。
电阻发热体与隔热保温炉衬可独立安装,也可镶嵌预制成加热保温模块,并为测温元件预留安装孔洞。低温加热段和中温加热段与筒状腔体相对应的内壁上设置有用于干燥脱脂工艺的新风进气管道和排烟排胶管道;高温加热段和缓冷冷却段与筒状腔体相对应的内壁上设置有用于烧结冷却工艺的的冷风进气通道和热风排气通道,可根据工艺需要设置空气预热装置和选择切换阀门,满足烘干、脱脂、烧结的工艺需求。
集中进料功能由顶部装料平台、设置在顶部装料平台上的滑动轨道及设置在滑动轨道上的集中装料装置来实现,由顶部集中进料功能将加热竖管组构建为整体装置,实现集中按节拍装料。集中进料装置采用机械手装置,根据集中控制系统的动作指令,实现抓取、移动、摆放的动作。
加热炉组内每个加热竖管包括设置在竖管壳体下方用于将加热竖管内上下叠置的承烧装置或载坯匣钵进行托举和升降的底部出料装置、设置在竖管壳体底部与底部出料装置之间用于将底部出料装置上的烧结成品移运至集料区的平推卸料装置,且底部出料装置包括出料托举装置和出料升降装置。通过托举、升降、平推三者配合,实现每个加热竖管的独立出料功能,可采用液压、气动或电动推杆等多种机械方式实现。
集中控制系统包括温度控制系统、风量风压控制系统、动作控制系统等多个功能的子系统。
温度温度控制子系统包括温度检测元件、温度PID控制器、电力调整器、低压电器元件、电线电缆、温度控制柜等,实现对炉组内每个加热竖管不同温度段加热保温温度的调节与控制。
风量风压控制子系统包括风量与风压检测元件、新风进气管路空气余热温度检测元件、风量PID控制器、调节阀、气路选择切换阀门、功率调整器、低压电器元件、空气管线、气路控制柜等,实现对炉组内每个加热竖管不同工艺段风量和风压的实时调节。
动作控制子系统包括物料位置与状态检测元件、动作逻辑控制器、动作执行装置等,根据工艺节拍设定,对加热炉组的集中加料装置、每个加热竖管出料卸料动作的协调控制。
实施例2:在上述主体装置的实施方式基础上,举例一种注射成型手机陶瓷背板脱脂批量烧成的连续竖向阵列组合加热炉组,具体实施过程如下:
某种注射成型氧化锆手机陶瓷背板,待烧陶瓷生坯平面规格尺寸为200*90*8mm,采用方形腔体连续式竖向加热炉组,完成烘干与脱脂烧成处理,要求日产410片。根据生产工艺要求,完成烘干、脱脂、冷却工序的总时间为70小时,实现脱脂最高温度800℃。
根据产能和工艺要求,每块承烧板装2块待烧坯件,采用10个高度4200mm的加热竖管,组成2*5的线型组合式炉组,每行5个加热竖管,2行加热竖管中间设置集中装料装置的行进轨道,加热炉组平台两侧设置备料区,卸料方向在炉组内每个加热竖管底部平推卸料装置的外侧。
加热炉组顶部集中装料装置,采用机械手实现对备料区载坯匣钵的抓取、运移、摆放动作,并可在行进轨道上前后自由行进,根据生产节拍和装料条件为炉组内10个加热竖管装料。
集中控制系统采用PLC+仪表的模式搭建集散控制系统,实现温度控制、风量风压控制、动作控制等功能。
加热炉组内每个加热竖管内部腔体尺寸300×250mm,采用规格为230×200×35mm承烧板,,加热竖管中可同时装载120块陶瓷载坯承烧板。根据不同工序工艺温度要求,加热竖管设置烘干段、脱脂段、固化定型段和冷却段,其中烘干段长度240mm,分为2个加热区,脱脂段长度2820mm,分为22个加热区,固化定型段长度480mm,分为4个加热区,冷却段长度660mm。
陶瓷载坯承烧板在加热竖管内,采用步进运动方式实现连续加热,行进速度为1mm/min。加热竖管采用加热竖管采用硅酸盐陶瓷纤维作为隔热保温炉衬,电阻发热体选用镍铬丝并镶嵌在隔热保温炉衬中,测温元件采用K型热电偶。加热竖管筒状腔体中部设置新风进气管路和排烟排胶管路,底部设有冷却空气进气管路和热风排气管路。
上述一种基于连续阵列组合式竖向陶瓷手机背板烧成加热炉组,按照以下步骤实施操作:
1】在集中控制系统的温度控制界面上,根据工艺要求,将加热炉组中10个加热竖管的各个温度段加热到工艺温度。本例中,低温加热段优选温度400℃,中温脱脂加热段优选温度为800℃。
2】根据生产工艺要求,通过集中控制系统动作控制界面,设定待烧坯件在炉组内10个加热竖管内行进速度为1mm/min,设定加热炉组集中进料装置的动作节拍3.5min;
3】备料:将待烧坯件平稳地放置在承烧板上,待烧坯件和承烧板作为整体载坯承烧装置,摆放在加热炉组上部的装料平台上的备料区;
4】首次初始化运行:通过炉组内10个加热竖管底部出料装置的支承与升降功能,将空置的承烧板从加热竖管底部依次叠置装入,直至装满;
5】正常运行模式:炉组内10个加热竖管内的载坯承烧板,采用底部出料顶部进料的先出后进模式,加热炉组集中装料装置为炉组内每个加热竖管按照设定动作节拍3.5min,配合出料和卸料动作节拍35min,依次循环完成进料动作;
6】一次加热节拍完成,炉组内10个加热竖管内已烧成的载坯匣钵经缓冷冷却段到达加热竖管底部出口,先后通过加热竖管底部出料装置和平推卸料装置,将烧成结束的载坯承烧板运移至集料区;
7】完成出料和卸料,加热炉组顶部集中进料装置,将备料区的载坯匣钵,从加热竖管顶部,按照设定的生产节拍和动作间隔,依次循环叠置装入炉组内10个加热竖管;每个加热竖管内的载坯承烧板自上而下依次经过低温加热段、中温加热段及缓冷冷却段;
8】加热炉组的集中控制系统,根据设定好的加热节拍和进出料动作间隔,重复步骤5】、6】、7】,依次循环完成每个加热竖管的出料、进料、卸料动作,实现加热炉组内10个加热竖管的连续生产。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种连续竖向阵列组合式陶瓷烧成加热炉组,其特征在于:包括竖向设置的加热竖管组、集中进料单元及用于控制加热竖管组和集中进料单元相互配合工作并分别与加热竖管组、集中进料单元连接的集中控制系统单元;
所述集中进料单元与加热竖管组连接;
所述加热竖管组包括至少一个竖向设置的加热竖管;
所述加热竖管包括竖管壳体、隔热保温炉衬、电阻发热体以及设置在竖管壳体下方的下部出料装置;还包括设置在竖管壳体上用于测量加热竖管内部温度的测温元件;所述测温元件贯穿竖管壳体及隔热保温炉衬;所述竖管壳体呈竖向筒状结构;
所述加热竖管内部还设置有多个上下叠置的载坯匣钵;所述载坯匣钵包括待烧坯件和承烧装置;所述待烧坯件放置于承烧装置之上;所述载坯匣钵分别与集中进料单元和下部出料装置连接;所述承烧装置包括若干上下叠置的承烧板或承烧匣钵或承烧舟皿;
所述隔热保温炉衬设置在竖管壳体内壁上;
所述隔热保温炉衬与竖管壳体内壁紧密贴合并形成筒状腔体;所述筒状腔体内部自上而下依次设置有低温加热段、中温加热段、高温加热段;还包括设置在高温加热段下方的缓冷冷却段;
所述隔热保温炉衬内壁沿竖直方向均匀设置有若干数量的电阻发热体;
所述低温加热段和中温加热段与筒状腔体相对应的内壁上设置有用于干燥脱脂工艺的新风进气管道和排烟排胶管道;
所述高温加热段和缓冷冷却段与筒状腔体相对应的内壁上设置有用于烧结冷却工艺的的冷风进气通道和热风排气通道。
2.根据权利要求1所述的一种连续阵列组合式竖向陶瓷烧成加热炉组,其特征在于:所述加热炉组集中进料单元包括顶部装料平台、设置在顶部装料平台上的滑动轨道及设置在滑动轨道上的集中装料装置;
所述下部出料装置包括用于将加热竖管内上下叠置的承托装置进行托举和升降的底部出料装置和用于将底部出料装置上的烧结成品移出的平推卸料装置;所述底部出料装置包括出料托举装置和设置在出料托举装置下方的出料升降装置;
所述平推卸料装置设置在加热竖管壳体底部与底部出料装置之间;所述集中装料装置、底部出料装置和平推卸料装置分别与集中控制系统单元连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种连续阵列组合式竖向陶瓷烧成加热炉组,其特征在于:所述加热竖管以线形或圆形或阵列的形式组成加热炉组。
4.根据权利要求3所述的一种连续阵列组合式竖向陶瓷烧成加热炉组,其特征在于:所述测温元件包括低温加热段测温元件、中温加热段测温元件和高温加热段测温元件;所述低温加热段测温元件设置在低温加热段、中温加热段测温元件设置在中温加热段、高温加热段测温元件设置在高温加热段。
5.根据权利要求4所述一种连续阵列组合式竖向陶瓷烧成加热炉组,其特征在于:所述电阻发热体包括低温加热段发热体、中温加热段发热体和高温加热段发热体;所述低温加热段发热体为丝状镍铬或丝状铁铬铝;所述中温加热段发热体为硅碳棒加热元件;所述高温加热段发热体为硅钼棒加热元件。
6.根据权利要求5所述的一种连续阵列组合式竖向陶瓷烧成加热炉组,其特征在于:所述低温加热段测温元件为K型热电偶;所述中温加热段测温元件为S型铠装热电偶或R型铠装热电偶;所述高温加热段测温元件为B型热电偶。
7.根据权利要求6所述的一种连续阵列组合式竖向陶瓷烧成加热炉组,其特征在于:所述筒状腔体的横截面为圆形或方形或多边形。
8.一种基于连续阵列组合式竖向陶瓷烧成加热炉组的加热方法,其特征在于:
包括以下实施步骤:
1】通过集中控制系统单元,将加热炉组中每个加热竖管的低温加热段、中温加热段、高温加热段、缓冷冷却段加热到烧制待烧坯件所需烧成工艺温度;
2】根据生产工艺要求,通过集中控制系统单元,设定待烧坯件在每个加热竖管内行进速度,设定加热炉组集中进料装置的动作节拍与间隔时间,并设定每个加热竖管底部出料装置和平移卸料装置的动作节拍;
3】备料:将待烧坯件平稳地放置在承烧装置上,待烧坯件和承烧装置作为整体载坯匣钵,摆放在加热炉组上部的装料平台上的备料区;
4】首次初始化运行时,通过每个加热竖管底部出料装置的支承与升降功能,将空置的承烧装置从加热竖管底部依次叠置装入,直至装满;
5】进入正常运行模式后,每个加热竖管内的载坯匣钵采用底部出料顶部进料的先出后进模式,加热炉组集中装料装置为炉组内每个加热竖管按照设定动作节拍和时间间隔,配合出料和卸料动作节拍,依次循环完成进料动作;
6】当一次加热节拍时间到达,每个加热竖管内已烧成的载坯匣钵经缓冷冷却段到达加热竖管底部出口,先后通过加热竖管底部出料装置和平推卸料装置,将烧成结束的载坯匣钵运移至集料区;
7】在完成步骤6】出料和卸料动作的同时,加热炉组顶部集中进料装置将备料区的载坯匣钵从加热竖管顶部,按照设定的生产节拍和动作间隔,依次循环叠置装入每个加热竖管;每个加热竖管内的载坯匣钵自上而下依次经过低温加热段、中温加热段、高温加热段及缓冷冷却段,直至新的加热节拍完成;
8】加热炉组的集中控制系统单元,根据设定好的加热节拍和进出料动作间隔,重复步骤5】、6】、7】,依次循环完成每个加热竖管的出料、进料、卸料动作,实现加热炉组内每个加热竖管的连续生产。
9.根据权利要求8所述的一种连续竖向阵列组合式陶瓷烧成加热炉组及加热方法,其特征在于:所述步骤1】中低温加热段温度小于800℃;中温加热段温度为800℃-1300℃;高温加热段温度为1300℃-1700℃。
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