CN108328910A - 微波热弯窑及利用微波加热制备热弯微晶玻璃的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了利用微波加热制备热弯微晶玻璃的方法，将抛光微晶玻璃板材置于曲面胚体中心，推动抽屉窑炉使其与主体窑炉紧密连接，启动电源，将微波频率调至2450兆赫，每个微波发生器功率控制在6kw～8kw之间。通过10min至15min升温阶段，使样品达到780℃至850℃之间。在功率为4kw～6kw条件下，使样品在780℃至850℃保温30min～40min，进行热弯。热弯完成后，经过10min至15min冷却至退火温度650℃保温5min，随后进入快速冷却阶段，经过60min～80min冷却至室温。本发明还公开了微波热弯窑。本发明能够极大的缩短升温时间，提高晶化效率，降低次品率。

Description

微波热弯窑及利用微波加热制备热弯微晶玻璃的方法
技术领域
本发明涉及一种微晶玻璃的制备装置及制备方法，具体涉及一种微波热弯窑及利用微波加热制备热弯微晶玻璃的方法。
背景技术
微波加热技术是介质材料在微波电磁场(能量形式)的作用下产生介质极化，极化过程中极性分子由原来的随机分布状态转变为依照电磁场的极性排列取向。由于电磁场变化频率快，极性分子的取向随之不断变化。但分子取向的变化频率跟不上电磁场的变化频率，导致极化强度矢量滞后于电磁场的强度矢量而产生一定的微电流，微电流引起电子和离子运动产生损耗而发热。
热弯微晶玻璃是指平板微晶玻璃通过加热升温至软化点Ts，依靠自重或加配重等方法在曲面胚体上形成曲面微晶玻璃。根据曲面胚体的形状，可以制备出弧形微晶玻璃、折弯微晶玻璃、多曲面微晶玻璃。热弯炉是热弯工艺的重要设备，主要采用燃油、燃气、电加热三种能源方式。
利用燃油、燃气、电加热对玻璃制品进行热弯处理，包括升温阶段，保温阶段，降温阶段。完成热弯需要6至8小时，时间消耗长。另一方面，由于热源不稳定分布，炉体结构的差异，导致炉膛温度分布不均匀，致使样品在热弯过程中，出现受热不均，容易产生质量问题。
本发明专利就是针对微晶玻璃热弯工艺的加热方式进行改进。利用微波加热技术替代传统的热辐射加热完成产品的热弯工艺。微波加热是一种依靠物体吸收微波能将其转换成热能，使自身整体同时快速升温的新技术。微波加热技术运用到微晶玻璃的热弯工艺的先决条件是于玻璃材料中各成分对微波的吸收状态。只有当材料本身具备微波吸收的性质，这种加热方式才能适用。目前，微波加热技术在某些功能陶瓷(ZrO2陶瓷、Al2O3陶瓷、B4C陶瓷等等)的制备中取得成功。将微波加热方式运用到微晶玻璃热弯工艺领域的技术还处于一片空白。
发明内容
本发明提供了一种全新的微波热弯窑及利用微波加热制备热弯微晶玻璃的方法。
为了能够实现本发明的目的，本发明首先公开实施本发明的方法需要应用到的微波热弯窑的结构。
一种微波热弯窑，包括窑炉侧壁、炉顶，在窑炉侧壁和炉顶内侧设置有金属板，金属板内表面有大小一致、分布均匀的凹坑，微波热弯窑还设置有一个抽屉炉，抽屉炉包括底部炉膛和侧面的侧壁，抽屉炉通过底部滑轮与轨道与微波热弯窑主体结合，在抽屉炉底的炉膛，均匀分布多组旋转台，旋转台包括有旋转轴和设置在旋转轴上面的旋转台面，侧壁上开有观察窗口，微波热转窑内设置有多个微波发生器，微波发生器与波导管相连，微波热转窑内还设置有微波搅拌器，能够将微波均匀的分散至窑炉的各个空间。窑炉顶部中轴线上，分布有多组测温装置，实时监控窑炉内部温度。
在此基础上，本发明进一步提供了利用微波加热制备热弯微晶玻璃的方法，包括：
将一定规格的抛光微晶玻璃板材置于曲面胚体中心，推动抽屉窑炉使其与主体窑炉紧密连接，利用特制的吸波薄膜材料，密闭连接处。
启动电源，将微波频率调至2450兆赫，每个微波发生器功率控制在6kw～8kw之间。通过10min至15min升温阶段，使样品达到780℃至850℃之间。在功率为4kw～6kw条件下，使样品在780℃至850℃保温30min～40min，进行热弯。热弯完成后，经过10min至15min冷却至退火温度650℃保温5min，随后进入快速冷却阶段，经过60min～80min冷却至室温，得到热完微晶玻璃板材。
相较于传统抽屉炉，采用微波加热生产的热弯板材，能够满足建筑用微晶玻璃国家标准。其抗压强度200～300MPa,抗弯强度40～80MPa,密度2.6～2.7g/cm3,莫氏硬度6～7级，吸水率<0.01％，光泽度＞90,耐酸耐碱，放射性检测符合国家A类检测标准。
但是相较于传统抽屉炉，本发明使用微波热弯工艺，将热弯工艺时间从平均6小时降低至平均2.5小时，极大的提高效率。通过生产过程的计算得出制备1m2的热弯板材的单位能耗(转换为电能)从5kw*h降低至1.8kw*h。降低能耗达到64％。
而且微波加热技术的原理是材料本身吸收微波能，整体均匀快速升温。因此，能够极大的缩短升温时间，提高晶化效率。同时微波晶化过程中，材料整体均匀发热，从根本上解决了板材纵向，横向的温差问题，降低次品率，使产品的整体质量得到提高。
微波加热工艺，理论上的能量损耗都用于产品自身的加热，无需环境加热及没有热惯性，提高能量利用率。根据国内某微波辊道窑生产公司的产品数据得知，微波加热工艺比常规燃气窑节能(按标煤折算)50％以上，比常规电阻加热窑节电40％以上。
附图说明
图1为本发明微波加热装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
如附图1所示，本发明采用的微波热弯窑，包括窑炉侧壁3、炉顶1，在窑炉侧壁和炉顶内侧设置有金属板2，金属板内表面有大小一致、分布均匀的凹坑，微波热弯窑还设置有一个抽屉炉，抽屉炉包括底部炉膛11和侧面的侧壁4，抽屉炉通过底部滑轮与轨道与微波热弯窑主体结合，在抽屉炉底的炉膛，均匀分布多组旋转台，旋转台包括有旋转轴6和设置在旋转轴上面的旋转台面7，侧壁4上开有观察窗口5，微波热转窑内设置有多个微波发生器8，微波发生器与波导管9相连，微波热转窑内还设置有微波搅拌器10，能够将微波均匀的分散至窑炉的各个空间。窑炉顶部中轴线上，分布有多组测温装置，实时监控窑炉内部温度。
其中，窑炉侧壁3分为3层，内层为保温砖，中间层为保温棉，对窑炉起保温隔热作用，外层为莫来石砖，支撑窑炉主体结构。炉顶1使用高铝纤维板。金属板2为特制金属板材，其一为最大限度的屏蔽微波泄露，其二在金属板内表面存在大小一致，均匀分布的凹坑，可以提高加热腔内微波场的均匀性。抽屉炉，通过底部滑轮与轨道与主体窑结合。抽屉炉底炉膛，均匀分布6组旋转台，旋转台有转动轴6，旋转台面7上放置曲面胚体。观察窗口5采用特制双层内加金属网格的玻璃材料。微波发生器8可以采用磁控管，控制微波源功率及微波的频率；波导管9的出口装有环形器，能够将反射的微波导向水负载以保护磁控管不损坏。微波搅拌器10能够将微波均匀的分散至窑炉的各个空间。窑炉顶部中轴线上，分布有6组测温装置，实时监控窑炉内部温度。
实施例一
1、热弯微晶玻璃退火板
将规格为1050mm*1050mm*10mm的玻璃退火板置于直径为800mm的曲面胚体上进行热弯；控制微波输出功率，使板材经过10分钟升温至760℃，继而使板材温度保持在755℃～765℃之间，持续40min，进行热弯。热弯完成后，板经过10min降温至620℃，保温5min，经过80min降温至室温，得到微晶玻璃热弯板。
通过工艺统计，相同规格的微波热弯窑与普通热完窑炉相比，进行一次热弯生产，其生产时间从5小时20分钟降低至2小时30分钟。制备1m2的热弯板材的单位能耗从4.8kw*h降低至1.65kw*h。降低能耗达到66％。
实施例二
2、热弯微晶玻璃晶化板
将规格为1050mm*1050mm*8mm的玻璃晶化板置于直径为800mm的曲面胚体上进行热弯；控制微波输出功率，使板材经过15分钟升温至820℃，继而使板材温度保持在815℃～825℃之间，持续40min，进行热弯。热弯完成后，板经过10min降温至630℃，保温5min，经过80min降温至室温，得到微晶玻璃热弯板。
通过工艺统计，相同规格的微波热弯窑与普通热完窑炉相比，进行一次热弯生产，其生产时间从5小时20分钟降低至2小时30分钟。制备1m2的热弯板材的单位能耗从5.6kw*h降低至1.8kw*h。降低能耗达到68％。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (2)

1.一种微波热弯窑，其特征在于：包括窑炉侧壁、炉顶，在窑炉侧壁和炉顶内侧设置有金属板，金属板内表面有大小一致、分布均匀的凹坑，微波热弯窑还设置有一个抽屉炉，抽屉炉包括底部炉膛和侧面的侧壁，抽屉炉通过底部滑轮与轨道与微波热弯窑主体结合，在抽屉炉底的炉膛，均匀分布多组旋转台，旋转台包括有旋转轴和设置在旋转轴上面的旋转台面，侧壁上开有观察窗口，微波热转窑内设置有多个微波发生器，微波发生器与波导管相连，微波热转窑内还设置有微波搅拌器，能够将微波均匀的分散至窑炉的各个空间；窑炉顶部中轴线上，分布有多组测温装置，实时监控窑炉内部温度。
2.利用微波加热制备热弯微晶玻璃的方法，其特征在于采用了权利要求1所述的微波热弯窑，其特征在于：
将一定规格的抛光微晶玻璃板材置于曲面胚体中心，推动抽屉窑炉使其与主体窑炉紧密连接，利用吸波薄膜材料，密闭连接处；
启动电源，将微波频率调至2450兆赫，每个微波发生器功率控制在6kw～8kw之间；通过10min至15min升温阶段，使样品达到780℃至850℃之间；在功率为4kw～6kw条件下，使样品在780℃至850℃保温30min～40min，进行热弯；热弯完成后，经过10min至15min冷却至退火温度650℃保温5min，随后进入快速冷却阶段，经过60min～80min冷却至室温，得到热完微晶玻璃板材。
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