CN108007202A - 一种连续竖向陶瓷烧成炉群系统及烧成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连续竖向陶瓷烧成炉群系统及烧成方法。包括在陶瓷烧成生工序中待烧胚件行进路径上依次设置有上部进料传送单元、加热炉组群、下部出料传送单元；还包括用于控制上部进料传送单元、加热炉组群、下部出料传送单元相互配合工作的计算机群控系统单元。本发明提供了一种能满足陶瓷手机背板、开关面板等新兴功能陶瓷产品规模化、自动化、大产能需求，且能够有效解决水平连续烧结坯件受热不同步翘曲变形的关键技术问题，提高产品良率和生产效率，降低生产成本的连续竖向陶瓷烧成炉群生产线系统及烧成方法。

Description

一种连续竖向陶瓷烧成炉群系统及烧成方法

技术领域

本发明属于陶瓷类产品烧成设备技术领域，涉及一种基于连续竖向阵列组合式炉组的陶瓷烧成炉群自动化生产线系统，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，实现大批量自动化生产线方式的陶瓷烧成(烘干、预热、脱脂、烧结、冷却)加热炉群系统及烧成方法。

背景技术

陶瓷材料具有热导率低、硬度高、结构致密均匀、耐磨耐腐蚀等优点，特别是微晶纳米复合陶瓷材料，其良好的机械性能和电化学性能，在陶瓷手机机身与背板、陶瓷开关面板、家用电器陶瓷面板、无线充电陶瓷面板等新兴领域有着广阔的应用前景。

上述新兴领域薄壳类功能陶瓷制品的产业链主要包括陶瓷粉体制备、坯件成型、烧成处理、研磨抛光、镭雕抗指纹处理等环节。坯件成型主要有模压成型、注射成型、流延成型、等静压成型几种方式，其中注射成型与流延成型更适合自动化流水线生产作业。陶瓷烧成过程包含了烘干、预热、脱脂、烧结、冷却等多个工序，而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。

陶瓷烧成加热窑炉主要有间歇式和连续式两大类，若要实现批量自动化生产，多考虑采用连续式加热炉一次连续实现干燥、脱脂、烧结、冷却等烧成工艺过程。目前市场广泛应用的水平式炉窑存在同一待烧坯件不同部位受热先后不同步产生翘曲变形问题，严重影响陶瓷坯件烧成合格率，使得烧成效率低、生产成本高。

目前，现有生产模式中，功能陶瓷制品的生产过程坯件成型、烧成处理、研磨抛光等环节，多由不同的行业和厂家独立运营，再经过上下游产业链资源整合，实现陶瓷坯件成品的制备。坯件成型和烧成处理工艺和设备技术的成熟与否，是影响功能陶瓷制品大规模批量应用于陶瓷手机、陶瓷家电等新兴产业的关键因素。因此，解决陶瓷坯件变形问题、提升陶瓷坯件烧成良率、降低生产运行成本、提高生产效率和产能规模、协调整合上下游产业链、变革间歇式批量生产方式，是目前陶瓷坯件烧成设备技术领域需要解决的关键问题。

发明内容

为了解决背景技术中所提到的陶瓷坯件烧成变形、产品良率低、生产成本高、生产效率低、难以规模量产的难题，本发明在采用连续竖向阵列组合式加热炉组提高产品良率低和生产效率的基础上，提出一种连续竖向陶瓷烧成炉群系统及烧成方法，实现陶瓷手机背板、开关面板等新兴功能陶瓷产品规模化、自动化、大产能连续生产。

连续竖向陶瓷烧成炉群系统，是一种基于连续竖向阵列组合式炉组的陶瓷烧成炉群自动化生产线系统，尤其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的薄壳类陶瓷坯件，配合成型和研磨前后产业链环节，实现大批量、流水线方式的陶瓷烧成加热炉群自动化生产线系统。

连续竖向陶瓷烧成炉群系统由若干连续式竖向阵列组合式炉组，配置上部装料和下输出料的输送料传送皮带，构建成一字线型炉群生产线系统，配合前序坯件成型和后续研磨抛光设备，并预留电气控制和物料传输接口，由计算机群控系统协同指挥控制，实现陶瓷坯件产业链上成型、烧成、研磨的连续自动化生产线生产，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、自动化、大产能的产业需求。

组成加热炉群系统的多个多通道连续竖向阵列组合式加热炉组，由若干连续式竖向陶瓷烧成加热竖管组成。加热炉组整体采用顶部集中装料、底部分散卸料的立式结构，载坯匣钵以先进先出、竖向叠放的方式，保证炉组内多工位、多通道同步连续加热，有效解决翘曲变形的技术问题。加热炉群系统根据待烧坯件的类型和工艺要求，通过计算机群控系统设定多温区控制温度，载坯匣钵依次按照生产工艺节拍，自上而下，由低温到高温，经由多个炉组内多通道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，有效提高生产产能和规模，降低生产运行成本。

本发明的技术解决方案：

一种连续竖向陶瓷烧成炉群系统，其特殊之处在于：在陶瓷烧成生工序中待烧坯件行进路径上依次设置有上部进料传送单元、加热炉组群、下部出料传送单元；还包括用于控制上部进料传送单元、加热炉组群、下部出料传送单元相互配合工作的计算机群控系统单元；

上述计算机群控系统单元包括上位机监控系统及分别与上位机监控系统连接的用于控制加热炉组群的加热控制系统、用于控制上部装料传送单元和下部出料传送单元的进出料动作控制系统、用于控制加热炉组群冷却排烟排胶的气路控制系统、用于采集生产过程数据并监控烧成加热流程的数据采集与监控系统；

上述加热炉组群包括至少一个加热炉组；所述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；

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单元；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。

上述上部进料传送单元包括将前序坯件成型设备所生产的载坯匣钵运送至炉群顶部平台的进料传送装置和根据生产需要移送进料传送装置上的载坯匣钵至每个加热炉组对应集中进料单元备料区的辅助进料装置；

上述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和设置在滑动轨道上的集中装料装置；

上述集中装料装置设置在加热竖管组顶部的装料平台上；

上述下部出料传送单元包括将每个加热竖管对应集料区的已烧载坯匣钵移运至炉群底部的出料传送装置上的辅助出料装置和将已烧载坯匣钵运送至后续研磨抛光设备的出料传送装置；

上述下部出料单元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；

上述进料传送装置、辅助装料装置、辅助出料装置、出料传送装置和集中控制系统单元分别于计算机群控系统单元连接。

上述加热竖管组为线形或圆形或阵列的形式。

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；上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；上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；上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。

一种基于连续竖向陶瓷烧成炉群系统的烧成方法，其特殊之处在于：包括以下步骤：

1】通过上部装料传送单元，将前序坯件成型设备所生产的待烧坯件运送至炉群平台顶部，并根据生产需要移送物料传送装置上的载坯匣钵至每个加热炉组对应集中进料单元备料区；

2】通过计算机群控系统单元的加热控制系统，将加热炉组群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；

3】根据生产工艺要求，通过计算机群控系统单元，设定待烧坯件在每个加热竖管内行进速度，设定加热炉组群中每个加热炉组集中进料装置的动作节拍与间隔时间，每个加热竖管底部出料装置和平移卸料装置的动作节拍；

4】首次初始化加热运行时，通过炉群内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，直至将所有加热竖管装满；

5】进入正常运行模式后，炉群内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，炉群内每个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，炉群内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，将已烧载坯匣钵运移至每个加热炉组对应集料区；

7】在完成步骤6】出料和卸料动作的同时，炉群内每个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】炉群内每个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，实现每个加热炉组内每个加热竖管的连续生产。

9】通过下部出料传送单元，将每个加热竖管对应集料区的已烧载坯匣钵移运至炉群底部的出料传送装置上，并根据后续环节生产节拍要求，将已烧载坯匣钵运送至后续研磨抛光设备。

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、炉群通过对同一类型炉组的一字线型复制，配套上部装料和下输出料的输送料传送皮带，实现陶瓷坯件产业链上成型、烧成、研磨的连续自动化生产线生产，具备产能扩增技术优势，满足陶瓷手机背板、开关面板等新兴功能陶瓷产品规模化、自动化、大产能需求。

2、组成炉群系统的多个连续竖向阵列组合式炉组，均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，同步受热时间由水平烧成的15-25min减少至1-5s，有效解决水平连续烧结坯件受热不同步翘曲变形的关键工艺问题，提高产品良率和生产效率，降低生产成本。

3、组成炉群系统的多个连续竖向阵列组合式炉组的型式和数量，可根据产能要求、生产规模、厂房条件、工艺需求等条件，灵活选配组合成适合厂房生产条件的炉群生产线系统。设备工艺选配自由灵活，适合新建、改建、扩建等不同类型项目投资建设。

4、组成炉群系统的多个连续竖向阵列组合式炉组的竖向立式加热结构，充分考虑陶瓷烧成的工艺工序要求，采用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，整体降低生产线的生产运行成本。

5、连续竖向陶瓷烧成炉群系统，能够充分有效利用生产厂房的高度空间，设备占地面积大为减少，相比水平方式厂房场地投资节省明显。投资建设对厂房车间条件要求较低，能够灵活适应现有生产空间条件，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。

6、连续竖向陶瓷烧成炉群系统，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的炉群生产线系统，并根据不同原料类型的干压或湿铸成型方式工艺要求的不同，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为本发明连续竖向陶瓷烧成炉群生产线系统流程框图；

图2为本发明连续竖向陶瓷烧成炉群系统俯视图；

图3为本发明连续竖向陶瓷烧成炉群系统主视图；

图4为本发明连续竖向陶瓷烧成炉群系统侧视图；

图5为本发明阵列组合式炉组结构俯视图；

图6为本发明阵列组合式炉组结构主视图；

图7为本发明阵列组合式炉组结构侧视图；

图8为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。

参见图1-图8，一种连续竖向陶瓷烧成炉群系统，在陶瓷烧成生产工序中待烧坯件10行进路径上依次设置有上部进料传送单元、加热炉组群、下部出料传送单元；还包括用于控制上部进料传送单元、加热炉组群、下部出料传送单元相互配合工作的计算机群控系统单元；

计算机群控系统单元包括上位机监控系统及分别与上位机监控系统连接的用于控制加热炉组群的加热控制系统、用于控制上部装料传送单元和下部出料传送单元的进出料动作控制系统、用于控制加热炉组群冷却排烟排胶的气路控制系统、用于采集生产过程数据并监控烧成加热过程的数据采集与监控系统；

加热炉组群包括至少一个加热炉组；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1组连接；

加热竖管1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下方的下部出料装置；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；所述载坯匣钵5包括待烧坯件和承烧装置11；所述待烧坯件放置于承烧装置11之上；所述载坯匣钵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8；

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。

上部进料传送单元包括将前序坯件成型设备所生产的载坯匣钵5运送至炉群顶部平台的进料传送装置和根据生产需要移送进料传送装置上的载坯匣钵5至每个加热炉组对应集中进料单元备料区的辅助进料装置；

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和设置在滑动轨道2上的集中装料装置3；

集中装料装置3设置在加热竖管1组顶部的装料平台上；

下部出料传送单元包括将每个加热竖管1对应集料区的已烧载坯匣钵5移运至炉群底部的出料传送装置上的辅助出料装置和将已烧载坯匣钵5运送至后续研磨抛光设备的出料传送装置；

加热竖管1下部出料装置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；所述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1壳体底部与底部出料装置之间；所述集中装料装置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；

进料传送装置、辅助装料装置、辅助出料装置、出料传送装置和集中控制系统单元分别于计算机群控系统单元连接。

加热竖管组为线形或圆形或阵列的形式。

测温元件9包括低温加热段测温元件9、中温加热段测温元件9和高温加热段测温元件9；所述低温加热段测温元件9设置在低温加热段、中温加热段测温元件9设置在中温加热段、高温加热段测温元件9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；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。

低温加热段测温元件9为K型热电偶；所述中温加热段测温元件9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9为B型热电偶。

筒状腔体的横截面为圆形或方形或多边形。

一种基于连续竖向陶瓷烧成炉群系统的烧成方法，包括以下步骤：

1】通过上部装料传送单元，将前序坯件成型设备所生产的待烧坯件运送至炉群平台顶部，并根据生产需要移送物料传送装置上的载坯匣钵5至每个加热炉组对应集中进料单元备料区；

2】通过计算机群控系统单元的加热控制系统，将加热炉组群中每个加热竖管1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；

3】根据生产工艺要求，通过计算机群控系统单元，设定待烧坯件在每个加热竖管1内行进速度，设定加热炉组群中每个加热炉组集中进料装置的动作节拍与间隔时间，每个加热竖管1底部出料装置和平移卸料装置的动作节拍；

4】首次初始化运行，通过炉群内每个加热竖管1底部出料装置的支承与升降功能，将空置的承烧装置11从加热竖管1底部依次叠置装入，直至将所有加热竖管1装满；

5】进入正常运行模式，炉群内每个加热竖管1内的载坯匣钵5采用底部出料顶部进料的先出后进模式，炉群内每个加热炉组集中装料装置3为炉组内每个加热竖管1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，炉群内每个加热竖管1内已烧成的载坯匣钵5经缓冷冷却段到达加热竖管1底部出口，先后通过加热竖管1底部出料装置和平推卸料装置18，将已烧载坯匣钵5运移至每个加热炉组对应集料区；

7】在完成步骤6】出料和卸料动作的同时，炉群内每个加热炉组顶部集中进料装置将备料区的载坯匣钵5从加热竖管1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1；每个加热竖管1内的载坯匣钵5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】炉群内每个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1的出料、进料、卸料动作，实现每个加热炉组内每个加热竖管1的连续生产。

9】通过下部出料传送单元，将每个加热竖管1对应集料区的已烧载坯匣钵5移运至炉群底部的出料传送装置上，并根据后续环节生产节拍要求，将已烧载坯匣钵5运送至后续研磨抛光设备。

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1：一种竖向陶瓷烧成炉群系统，主要包括加热炉组群、炉群进料传送装置、炉群辅助装料装置、炉群辅助出料装置、炉群出料传送装置、炉组集中装料装置、加热竖管底部出料装置和平推卸料装置、加热控制系统、气路控制系统、进出料动作控制系统、数据采集与监控系统、生产线接口系统等。

陶瓷坯件烧成加热炉组群，配置上部装料和下部出料的输送料传送皮带，构建一字线型炉群生产线，配合前序坯件成型和后续研磨抛光设备，并预留电气控制和物料传输接口，由计算机群控系统协同指挥控制，实现陶瓷坯件产业链上成型、烧成、研磨的连续自动化生产线生产，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、自动化、大产能需求。

炉群系统的多个连续竖向阵列组合式炉组，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。加热炉组整体为顶部集中装料、底部分散卸料的立式结构，载坯匣钵以先进先出、竖向叠置的方式，实现炉组内多工位、多通道同步连续加热，有效解决翘曲变形的技术问题。

炉群系统根据待烧坯件的类型和工艺要求，计算机群控系统设定多温区控制温度，载坯匣钵依次按照生产工艺节拍，自上而下，由低温到高温，经由多个炉组内多通道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，有效提高生产产能和规模，降低生产运行成本。

炉群上部进料传送单元包括进料传送装置和辅助装料装置，进料传送装置将前序坯件成型设备所生产的载坯匣钵运送至炉群顶部平台。辅助上料装置根据生产需要移送物料传送装置上的载坯匣钵至每个加热炉组对应集中进料单元备料区。

炉群下部出料传送单元包括辅助出料装置和出料传送装置，辅助出料装置将每个加热竖管对应集料区的已烧载坯匣钵移运至炉群底部的出料传送装置上，出料传送装置将已烧载坯匣钵运送至后续研磨抛光设备。

辅助上料装置和辅助出料装置采用具有抓取、移运、摆放功能的机械手装置实施，上料传送装置和出料传送装置采用速度可调皮带传输方式实施。

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，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。

炉群内每个加热炉组的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。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。

计算机群控系统包括加热控制系统、气路控制系统、进出料动作控制系统、数据采集与监控系统、生产线接口系统等，实现温度、风量、风压、动作的协调控制与生产管理功能。

加热控制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，实现对炉群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。

气路控制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，实现对炉群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，对加热炉群的炉群进料传送装置、炉群辅助装料装置、炉群辅助出料装置、炉群出料传送装置、炉组集中装料装置、加热竖管底部出料装置和平推卸料装置动作的协调控制。

数据采集与监控系统采用DCS或组态软件+PLC的方式，实现包括对温度和设备运行状态等现场数据采集和分析，根据所采集的现场数据和计算机的指令来决定对设备的控制和操作，完成数据预处理、过程控制、逻辑互锁、数值初步计算等任务。

上位监控软件系统具有系统组态、流程显示、参数设定、数值计算、统计处理、结果显示和报警处理等功能，通过监控主画面显示各种数据和系统的实际工作状态，对PLC发出相应的控制指令，指挥炉群加热设备按照预定步骤运行。

生产线接口系统主要包括物料连接接口和电气控制接口，物料连接接口实现成型设备、炉群系统和研磨抛光设备之间物料的传输与衔接；电气控制接口主要实现设备之间动作节拍的协调控制与设备间生产数据的交互。

实施例2：在上述主体装置的实施方式基础上，以一种注射成型手机陶瓷背板脱脂烧成炉群生产线举例说明具体配置和操作方法，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，需完成烘干、脱脂、冷却等烧成工序，单片烧成总时间为70小时，最高温度800℃。单线年生产能力可达到50万-200万片，烧成产品良率＞95％，能够与前序注射成型设备和后续研磨抛光匹配实现连续自动化生产。

根据上述产能要求，以单线年生产能力100万片设计，炉群生产线采用8套2*5的方形腔体连续式竖向加热炉组，配置上部装料和下部出料的输送料传送皮带，构建一字线型炉群生产线，配合前序坯件成型和后续研磨抛光设备，并预留电气控制和物料传输接口，由计算机群控系统协同指挥控制，实现陶瓷手机背板成型、烧成、研磨的连续自动化生产。

加热炉组每行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。

加热炉组内10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。

加热竖管内每块承烧板装2块待烧坯件，加热竖管的高度为4200mm，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35min/板。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。

一种注射成型手机陶瓷背板脱脂烧成炉群生产线，按照以下工艺步骤操作实施：

1】在计算机群控系统单元的动作控制界面上，指挥上部装料传送装置动作，将前序坯件成型设备所生产的待烧手机背板运送至炉群平台顶部，并移送上部装料传送装置上的载坯承烧板至每个加热炉组对应集中进料单元备料区；

2】通过计算机群控系统的加热控制界面，将加热炉组群中每个加热竖管按工艺进行设定，设定工艺温度范围:加热段1优选温度范围20～200℃、加热段2优选温度范围优选200～600℃、加热段3优选温度范围600～800℃、缓冷冷却段优选温度范围800～70℃；

3】根据生产工艺要求，通过计算机群控系统单元，设定待烧坯件在每个加热竖管内行进速度为35min/板，设定加热炉组群中每个加热炉组集中进料装置的动作节拍时间3.5min，每个加热竖管底部出料装置和平移卸料装置的动作节拍3.5min；

4】首次初始化运行：通过炉群内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，直至将所有加热竖管装满；

5】正常运行：炉群内每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，炉群内每个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，依次循环完成进料动作；

6】一次加热节拍到达，炉群内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，将已烧载坯匣钵运移至每个加热炉组对应集料区；

7】在完成步骤6】出料和卸料动作的同时，炉群内每个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3.5min，依次循环叠置装入每个加热竖管；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、高温加热段及缓冷冷却段，直至新的加热节拍完成；

8】炉群内每个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，实现每个加热炉组内每个加热竖管的连续生产。

9】通过下部出料传送单元，将每个加热竖管对应集料区的已烧载坯匣钵移运至炉群底部的出料传送装置上，并根据后续环节生产节拍要求，将已烧载坯匣钵运送至后续研磨抛光设备。

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)

1.一种连续竖向陶瓷烧成炉群系统，其特征在于：在陶瓷烧成生产工序中待烧坯件行进路径上依次设置有上部进料传送单元、加热炉组群、下部出料传送单元；还包括用于控制上部进料传送单元、加热炉组群、下部出料传送单元相互配合工作的计算机群控系统单元；

所述计算机群控系统单元包括上位机监控系统及分别与上位机监控系统连接的用于控制加热炉组群的加热控制系统、用于控制上部装料传送单元和下部出料传送单元的进出料动作控制系统、用于控制加热炉组群冷却排烟排胶的气路控制系统、用于采集生产过程数据并监控烧成加热过程的数据采集与监控系统；

所述加热炉组群包括至少一个加热炉组；所述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；

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单元连接；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所述的一种连续竖向陶瓷烧成炉群系统，其特征在于：所述上部进料传送单元包括将前序坯件成型设备所生产的载坯匣钵运送至炉群顶部平台的进料传送装置和根据生产需要移送进料传送装置上的载坯匣钵至每个加热炉组对应集中进料单元备料区的辅助进料装置；

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和设置在滑动轨道上的集中装料装置；

所述集中装料装置设置在加热竖管组顶部的装料平台上；

所述下部出料传送单元包括将每个加热竖管对应集料区的已烧载坯匣钵移运至炉群底部的出料传送装置上的辅助出料装置和将已烧载坯匣钵运送至后续研磨抛光设备的出料传送装置；

所述加热竖管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；

所述进料传送装置、辅助装料装置、辅助出料装置、出料传送装置和集中控制系统单元分别于计算机群控系统单元连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种连续竖向陶瓷烧成炉群系统，其特征在于：所述加热竖管组为线形或圆形或阵列的形式。

4.根据权利要求3所述的一种连续竖向陶瓷烧成炉群系统，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所述一种连续竖向陶瓷烧成炉群系统，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所述的一种连续竖向陶瓷烧成炉群系统，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所述的一种连续竖向陶瓷烧成炉群系统，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。

8.一种基于连续竖向陶瓷烧成炉群系统的烧成方法，其特征在于：包括以下步骤：

1】通过上部装料传送单元，将前序坯件成型设备所生产的待烧坯件运送至炉群平台顶部，并根据生产需要移送物料传送装置上的载坯匣钵至每个加热炉组对应集中进料单元备料区；

2】通过计算机群控系统单元的加热控制系统，将加热炉组群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；

3】根据生产工艺要求，通过计算机群控系统单元，设定待烧坯件在每个加热竖管内行进速度，设定加热炉组群中每个加热炉组集中进料装置的动作节拍与间隔时间，每个加热竖管底部出料装置和平移卸料装置的动作节拍；

4】首次初始化加热运行时，通过炉群内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，直至将所有加热竖管装满；

5】进入正常运行模式后，炉群内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，炉群内每个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，炉群内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，将已烧载坯匣钵运移至每个加热炉组对应集料区；

7】在完成步骤6】出料和卸料动作的同时，炉群内每个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】炉群内每个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，实现每个加热炉组内每个加热竖管的连续生产。

9】通过下部出料传送单元，将每个加热竖管对应集料区的已烧载坯匣钵移运至炉群底部的出料传送装置上，并根据后续环节生产节拍要求，将已烧载坯匣钵运送至后续研磨抛光设备。

9.根据权利要求8所述的一种基于连续竖向陶瓷烧成炉群系统的烧成方法，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℃。