CN111043872B - 一种发泡陶瓷的生产质量检测方法及窑炉 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发泡陶瓷的生产质量检测方法，包括：采用设置在冷却区的窑炉顶部的测距仪来测试经过其下方的由发泡陶瓷原料转变成发泡陶瓷板材的高度；在所述发泡陶瓷板材的高度小于第一预定值或大于第二预定值的情况下，确定所述发泡陶瓷板材的质量不合格。本发明提供的检测方法可以在出窑之前快速确定发泡陶瓷板材的质量是否合格，这样可以在质量不合格时及早调整发泡陶瓷的生产工艺参数，避免浪费物料和能耗。本发明还提供了一种发泡陶瓷用窑炉，采用该窑炉可在发泡陶瓷出窑之前进行快速的质量检测。

Description

一种发泡陶瓷的生产质量检测方法及窑炉

技术领域

本发明涉及发泡陶瓷的检测技术领域，具体涉及一种发泡陶瓷的生产质量检测方法及窑炉。

背景技术

发泡陶瓷(也称“泡沫陶瓷”)是一种新型的多孔陶瓷材料，具有热导系数低、重量轻、硬度高、耐腐蚀等优良性能，可广泛用于环境保护、工业及民用建筑、国防军工、石油化工、市政建设、地下工程、道路交通、桥梁隧道、生物种植、制冷业和热工设备等诸多领域。

发泡陶瓷主要以粘土、长石、白云石等为主要原料，经配料—混浆—造粒—铺料—窑炉内烧结—机械冷加工而成。发泡陶瓷最主要的工艺步骤是历时较长的烧结工艺，其是在300-400米的窑炉完成。对制得的发泡陶瓷产品的质量进行检测，进而可以侧面反映/判断发泡陶瓷的生产质量，以进行工艺条件的调整，尤其是烧结工艺参数。

目前对发泡陶瓷产品的检测主要是对出窑炉后的发泡陶瓷进行体积密度、抗压强度等测试，然而这些测试只能针对出窑后的陶瓷进行，且对发泡陶瓷的生产质量判断具有滞后性，由于发泡陶瓷的生产是连续性的生产线，若较晚判断出发泡陶瓷的生长质量不合格，就会导致浪费了较多的发泡陶瓷原料和能耗。因此，有必要对发泡陶瓷进行及早检测，尽可能提前发现产品缺陷，避免物料和能耗浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种发泡陶瓷的生产质量检测方法，该方法可以在发泡陶瓷板材出窑之前快速确定其质量是否合格，这样可以在质量不合格时及早调整发泡陶瓷的生产工艺参数，避免浪费物料和能耗，避免损失扩大。

具体地，第一方面，本发明提供了一种发泡陶瓷的生产质量检测方法，包括以下步骤：

将装载着盛有发泡陶瓷原料的敞口型烧结模具的窑车置于窑炉的烧结空间内，使所述窑车自所述窑炉的窑头向窑尾行进，其中，自所述窑炉的窑头至窑尾的方向，所述烧成空间包括依次连接的预热区、加热区、保温区和冷却区，所述窑车在离开所述保温区后，所述发泡陶瓷原料转变成发泡陶瓷板材；

采用检测模块对所述发泡陶瓷板材进行检测，其中，所述检测模块包括测距仪，所述测距仪位于靠近所述保温区的所述冷却区的窑炉顶部，所述测距仪测量经过其下方的所述发泡陶瓷板材的高度，在所述发泡陶瓷板材的高度小于所述第一预定值或者大于第二预定值的情况下，确定所述发泡陶瓷板材的质量不合格。

其中，所述第二预定值等于(1+K)倍的H₀，所述第一预定值等于(1-K)倍的H₀，所述H₀＝(ρ₁×h₁)/ρ；其中，K在大于0至10％的范围，ρ₁为所述发泡陶瓷原料在入窑前的堆积密度，h₁为所述发泡陶瓷原料在所述窑车内的铺料高度，ρ为发泡陶瓷板材的预期体积密度。

其中，所述采用所述测距仪测量经过其下方的所述发泡陶瓷板材的高度，包括：测量经过所述测距仪下方的所述烧结模具的底部距所述测距仪的距离为第一高度；测量经过所述测距仪下方的所述发泡陶瓷板材的顶部距所述测距仪的距离为第二高度；其中，所述第一高度与所述第二高度的差值为所述发泡陶瓷板材的高度。

其中，在所述陶瓷板材的质量不合格的情况下，调整所述发泡陶瓷的生产工艺参数；其中，所述调整所述发泡陶瓷的生产工艺参数包括以下中的至少一种：调整所述发泡陶瓷原料在所述烧结模具内的铺料高度；调整所述窑车在所述窑炉内的行进速度；调整所述保温区的保温温度。

其中，所述检测模块包括控制器，所述控制器用于判断所述发泡陶瓷板材的高度是否小于第一预定值或者大于第二预定值。

其中，所述检测模块还包括报警器，在所述发泡陶瓷板材的高度小于所述第一预定值或者大于所述第二预定值的情况下，所述控制器还发送报警控制信号至所述报警器以控制所述报警器报警，提示所述发泡陶瓷板材的质量不合格。

其中，所述测距仪的数目为多个，多个所述测距仪呈直线排布或者呈阵列排布。

其中，所述测距仪为红外线测距仪或激光测距仪。

本发明第一方面提供的发泡陶瓷的生产质量检测方法中，在烧结用的窑炉内的冷却区的前端测量发泡陶瓷板材的发泡高度，通过检测发泡高度来间接、快速地评判发泡陶瓷的生产质量是否合格，这样可在质量不合格时及早调整生产工艺。相较于出窑后检测发泡陶瓷的体积密度、抗压强度等现有技术，该方法可以在发泡陶瓷生产过程中进行快速的质量检测，提早发现产品缺陷，避免了在经过漫长的冷却区域之后再对检测出窑后的发泡陶瓷的质量问题后所带来的物料和能耗浪费，避免不必要的损失。

第二方面，本发明还提供了一种发泡陶瓷用窑炉，所述窑炉具有烧成空间，自所述窑炉的窑头至窑尾的方向，所述烧成空间包括依次连接的预热区、加热区、保温区和冷却区；所述烧成空间内放置有窑车，所述窑车通过其底部的轮子配合在所述窑炉底部的轨道上，所述窑车上装载着盛有发泡陶瓷原料的敞口型烧结模具，所述窑车自所述窑头向窑尾行进，在所述窑车离开所述保温区后，所述发泡陶瓷原料转变成发泡陶瓷板材；

所述窑炉上还设有检测模块，所述检测模块包括测距仪，所述测距仪位于靠近所述保温区的所述冷却区的窑炉顶部；其中，所述测距仪用于测量经过其下方的所述发泡陶瓷板材的高度，在所述发泡陶瓷板材的高度小于所述第一预定值或者大于第二预定值的情况下，确定所述陶瓷板材的质量不合格。

其中，所述检测模块还包括控制器，所述控制器用于判断所述发泡陶瓷板材的高度是否小于第一预定值或者大于第二预定值。

其中，在所述发泡陶瓷板材的高度小于所述第一预定值或者大于所述第二预定值的情况下，所述控制器还用于向陶瓷生产工艺参数控制设备发送参数调整指令，所述陶瓷生产工艺参数控制设备用于根据参数调整指令调整所述发泡陶瓷的生产工艺参数。

其中，所述检测模块还包括报警器，在所述发泡陶瓷板材的高度小于所述第一预定值或者大于所述第二预定值的情况下，所述控制器还发送报警控制信号至所述报警器以控制所述报警器报警，提示所述发泡陶瓷板材的质量不合格。

其中，所述测距仪的数目为多个，多个所述测距仪呈直线排列或者呈矩阵排列。

其中，所述测距仪为红外线测距仪或激光测距仪。

本发明第二方面提供的窑炉，可以用于在发泡陶瓷出窑之前对其进行快速的质量检测，判断发泡陶瓷的质量是否合格。

附图说明

图1为本发明实施例中生产发泡陶瓷所用的窑炉的结构示意图；

图2为本发明实施例中检测模块的结构示意图；

图3为本发明实施例中测距仪测量发泡陶瓷板材高度的过程示意。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1为本发明一实施例提供的生产发泡陶瓷所用的窑炉的结构示意图。

该窑炉1具有烧成空间100，自窑炉1的窑头101至窑尾102的方向，烧成空间100包括依次连接的预热区11、加热区12、保温区13和冷却区14。这4个区域对应着不同的温度、气氛和压力，温度从窑头的室温到最高温度1200℃按需分布，通常保温区13具有最高温度。窑炉1的长度一般是300-400米。

烧成空间100内放置有窑车2，窑车2通过其底部的轮子配合在窑炉底部的轨道上，窑车2上装载着放有发泡陶瓷原料的敞口型烧结模具3，窑车2自窑头101入窑，向窑尾102行进(如图1中箭头所示)。窑车通常是匀速地在窑炉1内行进，依次通过了不同温度的预热区11、加热区12、保温区13和冷却区14，最终由窑尾102出窑。发泡陶瓷原料也由最初的分散颗粒变成了具有一定高度的发泡陶瓷板材。

其中，窑炉1上设有检测模块4，检测模块4包括测距仪41(参见图1-图2)，测距仪41位于靠近保温区13的冷却区14的窑炉顶部。在测距仪41处，即，在冷却区14的前端(也即是在离开所述保温区13的出口后)，发泡陶瓷原料就已经变成了发泡陶瓷板材。测距仪41用于测量经过其下方的发泡陶瓷板材的高度，在所述发泡陶瓷板材的高度小于所述第一预定值或者大于第二预定值的情况下，确定所述陶瓷板材的质量不合格。在此处测量的发泡陶瓷板材的高度基本与经冷却出窑后的发泡陶瓷板材的高度相同。这样藉由此处的发泡高度来提早对发泡陶瓷板材进行质量评判/控制，提前发现产品缺陷。

本发明中的检测模块4可以只包含测距仪41，也可以具有其他部件。

具体地，本发明一实施例提供的发泡陶瓷的生产质量检测方法过程如下：采用测距仪41测量经过其下方的发泡陶瓷板材的高度h；若h小于第一预定值或者大于第二预定值，则确定该发泡陶瓷板材的质量不合格。其中，当检测模块4可以只包含测距仪41时，可以由人工来判断所述发泡陶瓷板材的高度h小于所述第一预定值或者大于第二预定值。

可选地，检测模块4还可以包括控制器42(参见图2)，控制器42可以设置在窑炉的烧结空间100外，其通过耐高温的材料与测距仪41实现电连接。具体地，本发明另一实施例提供的发泡陶瓷的生产质量检测方法过程如下：

S10，测距仪41测量经过其下方的发泡陶瓷板材的高度h；

S20，控制器42判断测距仪41测得的发泡陶瓷板材的高度h是否小于第一预定值或者大于第二预定值，若h小于第一预定值或者大于第二预定值，则确定该发泡陶瓷板材的质量不合格。

进一步地，在所述发泡陶瓷板材的质量不合格的情况下，调整所述发泡陶瓷的生产工艺参数。这样可以避免后续发泡陶瓷原料再变成不合格的发泡板材。

可选地，调整所述生产工艺参数包括以下中的至少一种：调整所述发泡陶瓷原料在所述烧结模具3内的铺料高度；调整所述窑车2在窑炉内的行进速度(可以改变窑车2在保温区的停留时间)；调整所述保温区13的保温温度。

本申请中，调整所述发泡陶瓷的生产工艺参数可以人工执行，也可以机器执行。当采用机器执行时，可以由控制器42向陶瓷生产工艺参数控制设备发送参数调整指令，所述陶瓷生产工艺参数控制设备用于根据该参数调整指令调整所述发泡陶瓷的生产工艺参数。所述参数调整指令可以视控制器42接收到的发泡陶瓷板材的高度h而不同。

进一步可选地，检测模块4还包括报警器43(参见图2)，在所述发泡陶瓷板材的高度小于第一预定值或者大于第二预定值的情况下，控制器42还发送报警控制信号至报警器43以控制报警器43报警，提示该发泡陶瓷板材的质量不合格。

其中，所述第二预定值可以为(1+K)倍的H₀，所述第一预定值等于(1-K)倍的H₀，其中，K在大于0至10％的范围，所述H₀＝(ρ₁×h₁)/ρ；ρ₁为所述发泡陶瓷原料在入窑前的堆积密度，h₁为所述发泡陶瓷原料在所述窑车2内的铺料高度，ρ为发泡陶瓷产品的预期体积密度。上述ρ₁、h₁为发泡陶瓷生产过程中可监控到的既有数据，上述H₀可理解为发泡陶瓷产品的预期发泡高度；K为人为设定的偏离H₀的幅值，ρ为人为设定的合格发泡陶瓷的体积密度。

下面以所述K为10％来进行详细说明。若检测模块4处的测量处的发泡陶瓷高度h小于理论值H₀且偏小幅度大于10％时(即h小于第一预定值，也即是h为0.9倍的H₀)，也即是测量处的陶瓷发泡密度离预期体积密度ρ偏大，则所生产的发泡陶瓷板材的质量不合格，此时可以增大上述h₁或提高保温区13的温度。

若检测模块4处的测量处的发泡陶瓷高度h大于理论值H₀且超出10％时(即h大于第二预定值，也即是h为1.1倍的H₀)，也即是测量处的陶瓷发泡密度离预期体积密度ρ偏小，则所生产的发泡陶瓷板材的质量不合格，此时可以降低上述h₁或降低保温区13的温度。

其中，保温区13的温度的调整幅度多是经验值，且受多方面因素影响，但总体上符合其他条件不变的情况下，温度越高、发泡高度越大、体积密度越小。

可选地，上述S10中，测距仪41测量经过其下方的发泡陶瓷板材的高度，具体包括以下步骤(参阅图3)：

采用测距仪41测量经过测距仪41下方的所述烧结模具的底部距所述测距仪的距离为第一高度H1；

采用测距仪41测量经过测距仪41下方的所述发泡陶瓷板材的顶部距所述测距仪的距离为第二高度H2；

其中，所述第一高度H1与第二高度H2的差值为所述发泡陶瓷板材的高度。

本发明中，测距仪41可以不用一直工作。由于窑车2在窑炉1内的轨道上是连续地行进，基于窑车的发车间隔、行进速度、窑炉1内各段的距离等，可以根据时间来确认各窑车2的位置，进而测距仪41可以为匹配窑车2的到来而选择性地开启测量工作。可选地，测距仪41开启/关闭测量工作的时间点可由控制器41来控制。

上述第一高度H1、第二高度H2的测量顺序不限，可以先测量H1，再测量H2，也可以先测量H2，再测量H1。具体可以根据窑车2及其上烧结模具3的结构/位置，或测距仪41的开启时间来定。此外，对于同一辆窑车2来说，上述第一高度H1、第二高度H2的测量次数可以为多次。优选地，上述第一高度H1被测量1次，第二高度H2被测量多次，以提高发泡陶瓷板材的发泡高度的准确性。

举例来说，在本发明一实施方式中，参阅图1，烧结模具3包括底板31及由底板31向上延伸的四块围挡32，底板31和围挡32共同围成一收容空间。该收容空间是上部开口的空腔，围挡32构成了该烧结模具3的侧壁。图1中，围挡32在窑车2上的投影落在底板31内。即，底板31凸出于围挡32。这样可以便于被测距仪41检测到所述第一高度H1。如果在窑炉1内行进的是图1中装载着放有发泡陶瓷原料的敞口型烧结模具3的窑车2，且在窑车2即将到达检测模块4的下方时就已开启了测距仪41，那么测距仪41先测出的是上述第一高度H1，然后才测出上述第二高度H2(如图3所示)。

当然，在本发明的其他实施方式中，烧结模具3的底板31的一端可以和围挡32的一端齐平，即，围挡32在窑车2上的投影刚好与底板31在窑车2上的投影重合，且烧结模具3的底部沿窑车2行进方向上的宽度小于所述窑车2的车厢长度。

可选地，测距仪41为红外线测距仪或激光测距仪。这样的测距仪41可以较好地对具有相对较高温度的发泡陶瓷板材(即，未冷却的发泡陶瓷板材)进行较准确的高度测量。

可选地，测距仪41距保温区13的出口的距离为0.3-2米。也即是说，测距仪41距所述冷却区14的入口的距离为0.3-2米。

本发明中，测距仪41的数目可以为1个，也可以为多个，例如2-6个。多个测量仪可以更好地提高对同一发泡陶瓷板材高度的测量准确性。如果测距仪41的数目为多个，则多个测距仪41在所述窑炉1底部的投影落在所述发泡陶瓷板材在所述冷却区14的行进路径上。即，多个测距仪41可以测到经过其下方的发泡陶瓷板材的高度。

进一步地，多个检测仪41可以呈直线排布，或者呈阵列排布(例如矩阵式排布)。例如4个检测仪41可以呈一条直线排布，例如排布方向垂直于窑车的行进方向，可以在3个时间点分别使用这4个检测仪同时测量上述第二高度H2各一次(即第二高度H2测得12个值)，也可以在同一时间点使用这4个检测仪同时测量上述第二高度H2各一次。4个检测仪也可以是呈2×2式矩阵排列，可以采用这4个检测仪共测量了4个第二高度H2。测得的这些高度信息可以以窑车为批次单位进行记录，用来分析发泡陶瓷生产工艺的稳定性。

本发明实施例提供的发泡陶瓷的生产质量检测方法中，在烧结用的窑炉内的冷却区域的前端测量发泡陶瓷板材的发泡高度，基于发泡陶瓷在离开保温区后，其发泡过程已经完成，发泡高度基本不再变化，这样可由测量冷却区前端的发泡陶瓷高度来及早判断发泡陶瓷的生产质量是否合格，如不合格，则可及时调整生产工艺。避免了在经过漫长的冷却区域之后再发现出窑后的发泡陶瓷的质量问题后所带来的物料和能耗浪费。该方法可以在发泡陶瓷生产过程中进行质量监控，提早发现产品缺陷，避免不必要的损失。

以上所述是本发明的优选实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种发泡陶瓷的生产质量检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

将装载着盛有发泡陶瓷原料的敞口型烧结模具的窑车置于窑炉的烧结空间内，使所述窑车自所述窑炉的窑头向窑尾行进，其中，自所述窑炉的窑头至窑尾的方向，所述烧成空间包括依次连接的预热区、加热区、保温区和冷却区，所述窑车在离开所述保温区后，所述发泡陶瓷原料转变成发泡陶瓷板材；

采用检测模块对所述发泡陶瓷板材进行检测，其中，所述检测模块包括测距仪，所述测距仪位于靠近所述保温区的所述冷却区的窑炉顶部，所述测距仪测量经过其下方的所述发泡陶瓷板材的高度，在所述发泡陶瓷板材的高度小于第一预定值或者大于第二预定值的情况下，确定所述发泡陶瓷板材的质量不合格。

2.如权利要求1所述的生产质量检测方法，其特征在于，所述第二预定值等于(1+K)倍的H₀，所述第一预定值等于(1-K)倍的H₀，所述H₀＝(ρ₁×h₁)/ρ；其中，K在大于0至10％的范围，ρ₁为所述发泡陶瓷原料在入窑前的堆积密度，h₁为所述发泡陶瓷原料在所述窑车内的铺料高度，ρ为发泡陶瓷板材的预期体积密度。

3.如权利要求1所述的生产质量检测方法，其特征在于，所述采用所述测距仪测量经过其下方的所述发泡陶瓷板材的高度，包括：

测量经过所述测距仪下方的所述烧结模具的底部距所述测距仪的距离为第一高度；

测量经过所述测距仪下方的所述发泡陶瓷板材的顶部距所述测距仪的距离为第二高度；

其中，所述第一高度与所述第二高度的差值为所述发泡陶瓷板材的高度。

4.如权利要求1-3任一项所述的生产质量检测方法，其特征在于，在所述陶瓷板材的质量不合格的情况下，调整所述发泡陶瓷的生产工艺参数；

其中，所述调整所述发泡陶瓷的生产工艺参数包括以下中的至少一种：

调整所述发泡陶瓷原料在所述烧结模具内的铺料高度；

调整所述窑车在所述窑炉内的行进速度；

调整所述保温区的保温温度。

5.如权利要求1-3任一项所述的生产质量检测方法，其特征在于，所述检测模块包括控制器，所述控制器用于判断所述发泡陶瓷板材的高度是否小于第一预定值或者大于第二预定值。

6.如权利要求5所述的生产质量检测方法，其特征在于，所述检测模块还包括报警器，在所述发泡陶瓷板材的高度小于所述第一预定值或者大于所述第二预定值的情况下，所述控制器还发送报警控制信号至所述报警器以控制所述报警器报警，提示所述发泡陶瓷板材的质量不合格。

7.如权利要求1所述的生产质量检测方法，其特征在于，所述测距仪的数目为多个，多个所述测距仪呈直线排布或者呈阵列排布。

8.如权利要求1所述的生产质量检测方法，其特征在于，所述测距仪为红外线测距仪或激光测距仪。

9.一种发泡陶瓷用窑炉，其特征在于，所述窑炉具有烧成空间，自所述窑炉的窑头至窑尾的方向，所述烧成空间包括依次连接的预热区、加热区、保温区和冷却区；所述烧成空间内放置有窑车，所述窑车通过其底部的轮子配合在所述窑炉底部的轨道上，所述窑车上装载着盛有发泡陶瓷原料的敞口型烧结模具，所述窑车自所述窑头向窑尾行进，在所述窑车离开所述保温区后，所述发泡陶瓷原料转变成发泡陶瓷板材；

所述窑炉上还设有检测模块，所述检测模块包括测距仪，所述测距仪位于靠近所述保温区的所述冷却区的窑炉顶部；其中，所述测距仪用于测量经过其下方的所述发泡陶瓷板材的高度，在所述发泡陶瓷板材的高度小于第一预定值或者大于第二预定值的情况下，确定所述陶瓷板材的质量不合格。

10.如权利要求9所述的窑炉，其特征在于，所述检测模块还包括控制器，所述控制器用于判断所述发泡陶瓷板材的高度是否小于第一预定值或者大于第二预定值。

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