CN208471897U - 一种晶化退火窑 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于微晶石的生产领域，尤其涉及一种晶化退火窑，从前到后依次包括降温区、核化区、升温区、晶化区、急冷区、缓冷区、尾冷区。本实用新型具有保温效果好，结构优化的特点。

Description

一种晶化退火窑

技术领域

本实用新型属于微晶石的生产领域，尤其涉及一种晶化退火窑。

背景技术

纳米微晶板材相比于传统的大理石、花岗岩，具有诸多的优点：微晶板材的抗压强度、抗弯强度、莫氏硬度远远高于大理石和花岗岩，微晶板材的耐酸性、耐碱性也远远高于其他两种材料。微晶板材吸水几乎为零，表面光泽度超过大理石和花岗岩制品。微晶板材的辐射性为零，而其他石材都会有一定的辐射性，这就成为微晶板材具有的环保优势。

实用新型内容

本实用新型提供一种生产纳米微晶板材的窑炉，具有保温效果好，结构优化的特点。

一种晶化退火窑，从前到后依次包括降温区、核化区、升温区、晶化区、急冷区、缓冷区、尾冷区；窑体为钢结构，钢结构由内外两层金属壳体构成，壳体内填充保温材料；各区之间用挡帘隔开；窑内为密封结构的空腔；窑体内有平板排列的辊子，固定地转动，从晶化退火窑的进口到出口，跨越降温区、核化区、升温区、晶化区、急冷区、缓冷区、尾冷区；辊子上方或下方设置加热装置，加热装置不与辊子直接接触，通过热辐射的形式加热，同时通过加热空气，利用空气热交换的形式加热；辊子上方或下方设置有冷却装置，冷却装置不与辊子直接接触，通过冷却空气，利用空气热交换的形式冷却；降温区，初始段辊子上方和下方均不设置加热装置和冷却装置，后段辊子上方设置冷却装置，下方设置加热装置；核化区，辊子上方设置冷却装置，下方设置加热装置；升温区，辊子上方和下方均设置有加热装置；晶化区，辊子上方设置冷却装置，下方设置加热装置；

急冷区，辊子上方和下方均设置有冷却装置；缓冷区，辊子上方设置冷却装置，下方设置加热装置；尾冷区，初始段辊子上方设置冷却装置，末段辊子上方和下方均不设置加热装置和冷却装置。

本实用新型将晶化窑和退火窑结合在一起，合二为一，相比于两个单独窑炉，总长度短，制作和安装的的成本低，固定资产投入少。

本实用新型在降温区，产品从上一道工序出来，在初始段，辊子上方和下方均没有加热和冷却装置，产品自然降温，消除产品内的应力；在后段，产品接近核化区，辊子上方设置冷却装置，辊子下方设置加热装置，加热和冷却的幅度都较小，缓慢过渡。

本实用新型在核化区，辊子下方设置加热装置，辊子上方设置冷却装置，通过从下到上缓慢、均匀的温度梯度变化，使产品内部结构有规律地成核、增大。尤其在产品横向的边缘区域，在温度梯度的影响下，产品内部结构成核规律与产品中部的区域内部结构成核规律相同，不会造成产品横向上的过大应力。

本实用新型在升温区，辊子上方和下方均设置有加热装置，通过辊子上方和下方的同时加热，产品快速升温，快速达到晶化的温度范围。

本实用新型在晶化区，经过升温区的快速升温后，产品处于合适的晶化温度范围，辊子上方设置冷却装置，下方设置加热装置，通过从下到上缓慢、均匀的温度梯度变化，使产品内部结构有规律地结晶、晶化。

本实用新型在急冷区，辊子上方和下方均设置有冷却装置，通过冷却装置的快速冷却，快速固定住产品内部已经结晶成形的结构。

本实用新型在缓冷区，辊子上方设置冷却装置，下方设置加热装置，通过外加的加热装置，使产品冷却速度变慢，减小产品内部的应力，通过从下到上缓慢、均匀的温度梯度变化，减小产品内部的应力分布不均匀。

本实用新型在尾冷区，初始段辊子上方设置冷却装置，冷却的幅度较小，产品慢慢向室温冷却过渡；末段辊子上方和下方均不设置加热装置和冷却装置，产品进一步向室温冷却过渡。产品从尾冷区出来后，产品即处于室温的环境中，进入下一道工序。

进一步地，本实用新型的窑体钢结构内层金属壳体为耐热不锈钢板；耐热不锈钢板间留有足够的膨胀间隙，间隙处填充保温纤维；耐热不锈钢板上，铺设保温纤维；保温纤维上铺设莫来石，特别为电熔莫来石；保温纤维为陶瓷纤维毡或陶瓷纤维毯；陶瓷纤维毡或陶瓷纤维毯的平均纤维直径范围为2.5微米到3.5微米，平均纤维长度150毫米到450毫米，耐热温度大于1400摄氏度；电熔莫来石耐热温度大于1700摄氏度。

停产时，晶化退火窑为冷的状态，窑体钢结构处于室温，钢结构间留有间隙。正常生产时，晶化退火窑为热的状态，温度大约1000摄氏度，钢结构会膨胀，把冷态时的钢结构间隙填充满。由于加工的精度限制，以及每次晶化退火窑使用温度的不同，正常生产时仍会有部分间隙遗留，不能被完全填充，就会成为保温的薄弱区，热量会大量地从这些地方流失。

本实用新型采用平均纤维直径范围为2.5微米到3.5微米，平均纤维长度150毫米到450毫米，耐热温度大于1400摄氏度的保温陶瓷纤维毡或陶瓷纤维毯，在晶化退火窑冷态时塞入窑体钢结构的间隙处，随着晶化退火窑的不断预热和升温，钢结构逐渐膨胀，钢结构间的间隙不断缩小，间隙内填充的保温陶瓷纤维逐渐被压缩紧，起到保温隔热的作用，减少热量的流失。本实用新型的平均纤维直径范围为2.5微米到3.5微米，平均纤维长度150毫米到450毫米，即使被压缩紧后，也具有很好的保温隔热效果，而且，保温陶瓷纤维不会成片地破碎，不会因为有保温纤维的碎屑在窑内飘飞而影响产品的质量。

本实用新型的保温陶瓷纤维耐热保温，上面再铺设电熔莫来石，耐热保温的效果更好。

进一步地，本实用新型的加热装置，可以为电热丝加热、燃气燃烧加热，优选为电热丝加热。

电热丝加热，虽然能耗稍高，但是在窑内不会有其他的物质产生，不会对产品产生不良影响。燃气燃烧加热，成本低，能耗低，但是经常会伴随有燃烧产物水和二氧化碳，影响产品的质量。

进一步地，本实用新型的电热丝周围可以设置有防护网，可以为耐热不锈钢的编织结构，防护破碎的板材产品或其他的东西掉落后砸坏电加热丝。辊子上方的电热丝周围也可以不设置防护网。

进一步地，本实用新型的冷却装置，可以为风管冷却、水管冷却，优选为风管冷却。风管内的风或水管内的水，不能直接与窑内的物质相通，只能通过管壁与窑内空气热交换的形式进行冷却。

风管冷却效率低，能耗稍高，但是风管冷却的安全性高，即使风管有少量泄露，也只是局部地影响产品，通过生产工艺的调整就能弥补回来，不影响生产的连续性。水管冷却效率高，能耗低，但是水管冷却的安全性低，即使水管有少量泄露，进入到窑内，也会导致生产工艺不可控，产品变为废品。

进一步地，本实用新型冷却风管在横向和纵向分成很多细小的风管，呈对称的网状平面结构，分布在辊子的上方和/或下方。

进一步地，本实用新型的辊子为耐热陶瓷辊或耐热不锈钢辊；辊子的表面达到镜面光洁度。

进一步地，本实用新型的辊子并排平行排列，单个辊子的上表面最高点处为水平的直线，各个辊子的水平直线为平行线，各平行线处于同一个平面。板材产品在各辊子上受力均匀，板材产品在辊子上行进不跑偏。

进一步地，本实用新型的冷却装置在辊子的上方或下方，以辊子的中线为对称，横向对称排列；在横向上，冷却装置的分布超出辊子的范围。在辊子的横向宽度范围内，各处具有相同的冷却效果。

进一步地，本实用新型的加热装置在辊子的上方或下方，以辊子的中线为对称，横向对称排列；在横向上，加热装置的分布超出辊子的范围。在辊子的横向宽度范围内，各处具有相同的加热效果。

板材产品的宽度不超过辊子的宽度，在板材的横向宽度上，各处具有相同的冷却效果，板材不会因为横向上的散热、受热不均，导致横向的板材热应力影响产品质量。尤其是在板材的横向边缘处，不会因为散热比板材中间快，而产生热应力。

进一步地，本实用新型的加热装置，辊子下方或上方一侧分布的数量为2、3、4、5、6、7或8个。

进一步地，本实用新型的冷却装置，辊子下方或上方一侧分布的数量为2、3、4、5、6、7或8个。

进一步地，本实用新型的每个加热装置、冷却装置，单独控制。

进一步地，本实用新型的冷却风管网状平面，距离辊子的距离为12厘米到40厘米。

进一步地，本实用新型的电热丝，距离辊子的距离为15厘米到60厘米。

进一步地，本实用新型的辊子由支撑架支撑，辊子上设置有传动涡轮，由传动丝杆带动涡轮，涡轮带动辊子旋转。

进一步地，本实用新型的辊子的支撑架、涡轮、丝杆，采用耐高温的合金材料，具体可以为铁基高温合金、镍基高温合金、钴基高温合金。

进一步地，本实用新型的晶化退火窑设置有观火孔，观火孔与窑体间为可活动连接的结构；观火孔与窑体间采用保温陶瓷纤维材料隔热密封，再采用保温材料莫来石隔热。

进一步地，本实用新型的晶化退火窑，各区之间的挡帘形状结构贴合窑体内部横截面，挡帘下部尽量贴近产品上表面，但又不会接触到产品的上表面。本实用新型的挡帘，优选结构为挡帘上部紧贴窑体顶部，挡帘两侧紧贴窑体的两内侧，挡帘下部距离产品上表面0.3厘米到4厘米。

进一步地，本实用新型的挡帘，为耐热保温材料，可以为耐热陶瓷纤维材料。

挡帘的材料越耐热保温，挡帘的结构越贴合窑体内部横截面，挡帘的下部越贴近产品上表面，各区之间的隔热效果越好，产品的工艺越可控，越好调节，产品的质量越好。

进一步地，本实用新型的冷却装置为冷却风管，风管内为循环流动的风。

进一步地，晶化退火窑内各区风管内的风为一个整体的系统，包括降温区、核化区、晶化区、急冷区、缓冷区、尾冷区的进风和出风，蓄风室，该系统的结构为，降温区、核化区、晶化区的出风汇合后进蓄风室，经过调节温度后，该蓄风室的出风为急冷区、缓冷区、尾冷区的进风，急冷区、缓冷区、尾冷区的出风汇合后进另一蓄风室，经过调节温度后，该另一蓄风室的出风为降温区、核化区、晶化区的进风。

进一步地，蓄风室的温度调节方式可以为，该蓄风室与外部大气有进口和出口相通，通过控制外部大气的进出量，调节蓄风室内空气的温度。

进一步地，蓄风室的温度调节方式可以为，该蓄风室外有换热介质，通过热交换调节蓄风室的温度。

本实用新型的风冷却系统，充分利用了晶化退火窑的能量，利用从窑内降温区、核化区、晶化区吸收的热量，经温度调节后，变为急冷区、缓冷区、尾冷区的进风冷却，利用从窑内急冷区、缓冷区、尾冷区吸收的热量，经温度调节后，变为降温区、核化区、晶化区的进风冷却。克服了传统的冷却风温度调节时，需要另外耗费能量加热的弊端。

本实用新型的风冷却系统，多于的能量通过热交换给换热介质后，可以被收集利用起来，给予其他工序已能量上的支持。

有益效果：

1、传统的窑炉结构为晶化窑只是为了产品的成核晶化，退火窑只是为了产品的退火，两者是单独分开的装置。本实用新型将晶化窑和退火窑结合在一起，形成一个整体，成为晶化退火窑，相比于两个窑炉单独加一起，总长度短，制作和安装的的成本低，固定资产投入少。

2、本实用新型的晶化退火窑，窑体保温效果好，能量利用率高，少浪费。

3、本实用新型的晶化退火窑，结构优化，生产工艺好控制和操作。

4、本实用新型的晶化退火窑，产品受热均匀一致，尤其是在横向和边缘区域，产品不会因受热应力不均而影响质量。

5、本实用新型的晶化退火窑，风冷却系统，能量循环利用，利用充分。

附图说明

图1为晶化退火窑的整体结构示意图；

图2为晶化退火窑中辊子并排和传动涡轮的示意图；

图3为晶化退火窑中辊子和支撑架的示意图；

图4为晶化退火窑中辊子和冷却风管、电加热丝的位置关系示意图；

图5为晶化退火窑中挡帘的示意图；

图6为晶化退火窑中冷却风管平面结构示意图；

图7为晶化退火窑中风冷却系统示意图；

其中，1辊，2冷却风管，3电加热丝，4涡轮，5支架，6挡帘，8蓄风室，9蓄风室，22进风管，23出风管，24出风管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本实用新型。

实施例1

如图1所示，一种晶化退火窑，从前到后依次包括降温区10、核化区20、升温区30、晶化区40、急冷区50、缓冷区60、尾冷区70；窑体为钢结构，钢结构由内外两层金属壳体构成，壳体内填充保温材料；各区之间用挡帘6隔开；窑内为密封结构的空腔；窑体内有平板排列的辊子1，固定地转动，从晶化退火窑的进口到出口，跨越降温区10、核化区20、升温区30、晶化区40、急冷区50、缓冷区60、尾冷区70；辊子1上方或下方设置加热装置电加热丝3，加热装置电加热丝3不与辊子1直接接触，通过热辐射的形式加热，同时通过加热空气，利用空气热交换的形式加热；辊子1上方或下方设置有冷却装置冷却风管2，冷却装置冷却风管2不与辊子1直接接触，通过冷却空气，利用空气热交换的形式冷却；降温区，初始段辊子1上方和下方均不设置加热装置和冷却装置，后段辊子上方设置冷却装置冷却风管2，下方设置加热装置电加热丝3；核化区，辊子上方设置冷却装置冷却风管2，下方设置加热装置电加热丝3；升温区，辊子上方和下方均设置有加热装置电加热丝3；晶化区，辊子上方设置冷却装置冷却风管2，下方设置加热装置电加热丝3；急冷区，辊子上方和下方均设置有冷却装置冷却风管2；缓冷区，辊子上方设置冷却装置冷却风管2，下方设置加热装置电加热丝3；尾冷区，初始段辊子上方设置冷却装置冷却风管2，末段辊子上方和下方均不设置加热装置和冷却装置。

实施例2

如图2所示，本实用新型的晶化退火窑，其中的辊子1为耐热陶瓷辊，辊子1的表面达到镜面光洁度；辊子1并排平行排列，单个辊子1的上表面最高点处为水平的直线，各个辊子的水平直线为平行线，各平行线处于同一个平面。板材产品在各辊子1上受力均匀，板材产品在辊子1上行进不跑偏。辊子1上设置有传动涡轮4，由传动丝杆带动涡轮4，涡轮4带动辊子旋转。辊子1的涡轮4、丝杆，采用耐高温的合金材料，具体为铁基高温合金。

实施例3

如图3所示，本实用新型的晶化退火窑，其中的辊子1由支撑架5支撑，辊子1上设置有传动涡轮4，由传动丝杆带动涡轮4，涡轮带动辊子1旋转。辊子的支撑架5、涡轮4、丝杆，采用耐高温的合金材料，具体为镍基高温合金。

实施例4

如图4所示，本实用新型的晶化退火窑，其中的辊子1为耐热不锈钢辊；辊子1的表面达到镜面光洁度。冷却装置冷却风管2在辊子1的上方，以辊子1的中线为对称，横向对称排列；在横向上，冷却装置冷却风管2的分布超出辊子1的范围。在辊子1的横向宽度范围内，各处具有相同的冷却效果。加热装置电加热丝3在辊子1的下方，以辊子1的中线为对称，横向对称排列；在横向上，加热装置电加热丝3的分布超出辊子1的范围。在辊子的横向宽度范围内，各处具有相同的加热效果。加热装置电加热丝3，辊子下方一侧分布的数量为5个。冷却装置冷却风管2，辊子上方一侧分布的数量为5个。每个加热装置电加热丝3、冷却装置冷却风管2，单独控制。冷却风管2网状平面，距离辊子的距离为40厘米。电加热丝3平面，距离辊子的距离为60厘米。

实施例5

如图4所示，本实用新型的晶化退火窑，其中的辊子1为耐热不锈钢辊；辊子1的表面达到镜面光洁度。冷却装置冷却风管2在辊子1的上方，以辊子1的中线为对称，横向对称排列；在横向上，冷却装置冷却风管2的分布超出辊子1的范围。在辊子1的横向宽度范围内，各处具有相同的冷却效果。加热装置电加热丝3在辊子1的下方，以辊子1的中线为对称，横向对称排列；在横向上，加热装置电加热丝3的分布超出辊子1的范围。在辊子的横向宽度范围内，各处具有相同的加热效果。加热装置电加热丝3，辊子下方一侧分布的数量为5个。冷却装置冷却风管2，辊子上方一侧分布的数量为5个。每个加热装置电加热丝3、冷却装置冷却风管2，单独控制。冷却风管2网状平面，距离辊子的距离为12厘米。电加热丝3平面，距离辊子的距离为15厘米。

实施例6

如图5所示，本实用新型的晶化退火窑，各区之间用挡帘6隔开；挡帘6为耐热陶瓷纤维材料，各区之间的挡帘6形状结构贴合窑体内部横截面，挡帘6上部紧贴窑体顶部，挡帘两侧紧贴窑体的两内侧，挡帘6下部尽量贴近产品上表面，但又不会接触到产品的上表面，距离产品上表面0.3厘米。

实施例7

如图5所示，本实用新型的晶化退火窑，各区之间用挡帘6隔开；挡帘6为耐热陶瓷纤维材料，各区之间的挡帘6形状结构贴合窑体内部横截面，挡帘6上部紧贴窑体顶部，挡帘两侧紧贴窑体的两内侧，挡帘6下部尽量贴近产品上表面，但又不会接触到产品的上表面，距离产品上表面4厘米。

实施例8

如图6所示，本实用新型晶化退火窑，其中冷却风管2横向和纵向分成很多细小的风管，呈对称的网状平面结构，分布在辊子的上方和/或下方，风管内为循环流动的风，其中进风管22内为进风，出风管23、24内为出风，出风管23与出风管24对称排列。

实施例9

如图7所示，本实用新型晶化退火窑内各区风管内的风为一个整体的系统，包括降温区10、核化区20、晶化区40、急冷区50、缓冷区60、尾冷区70的进风和出风，蓄风室8、9，该系统的结构为，降温区10、核化区20、晶化区40的出风汇合后进蓄风室8，经过调节温度后，该蓄风室8的出风为急冷区50、缓冷区60、尾冷区70的进风，急冷区50、缓冷区60、尾冷区70的出风汇合后进另一蓄风室9，经过调节温度后，该另一蓄风室9的出风为降温区10、核化区20、晶化区40的进风。蓄风室8、9的温度调节方式为该蓄风室外有换热介质，通过热交换调节蓄风室的温度。

实施例10

本实用新型的晶化退火窑，窑体钢结构内层金属壳体为耐热不锈钢板，耐热不锈钢板间留有足够的膨胀间隙，间隙处填充保温纤维；耐热不锈钢板上，铺设保温纤维，保温纤维上铺设电熔莫来石；保温纤维为陶瓷纤维毯，平均纤维直径为3微米，平均纤维长度250毫米，耐热温度大于1400摄氏度，电熔莫来石耐热温度大于1700摄氏度。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种晶化退火窑，其特征在于，从前到后依次包括降温区、核化区、升温区、晶化区、急冷区、缓冷区、尾冷区；窑体为钢结构，钢结构由内外两层金属壳体构成，壳体内填充保温材料；各区之间用挡帘隔开；窑内为密封结构的空腔；窑体内有平板排列的辊子，固定地转动，从晶化退火窑的进口到出口，跨越降温区、核化区、升温区、晶化区、急冷区、缓冷区、尾冷区；辊子上方或下方设置加热装置，加热装置不与辊子直接接触，通过热辐射的形式加热，同时通过加热空气，利用空气热交换的形式加热；辊子上方或下方设置有冷却装置，冷却装置不与辊子直接接触，通过冷却空气，利用空气热交换的形式冷却；

降温区，初始段辊子上方和下方均不设置加热装置和冷却装置，后段辊子上方设置冷却装置，下方设置加热装置；

核化区，辊子上方设置冷却装置，下方设置加热装置；

升温区，辊子上方和下方均设置有加热装置；

晶化区，辊子上方设置冷却装置，下方设置加热装置；

急冷区，辊子上方和下方均设置有冷却装置；

缓冷区，辊子上方设置冷却装置，下方设置加热装置；

尾冷区，初始段辊子上方设置冷却装置，末段辊子上方和下方均不设置加热装置和冷却装置。

2.根据权利要求1所述的晶化退火窑，其特征在于，所述窑体钢结构内层金属壳体为耐热不锈钢板；耐热不锈钢板间留有膨胀间隙，间隙处填充保温纤维；耐热不锈钢板上，铺设保温纤维；保温纤维上铺设电熔莫来石；保温纤维为陶瓷纤维毡或陶瓷纤维毯；陶瓷纤维毡或陶瓷纤维毯的平均纤维直径范围为2.5微米到3.5微米，平均纤维长度150毫米到450毫米，耐热温度大于1400摄氏度；电熔莫来石耐热温度大于1700摄氏度。

3.根据权利要求2所述的晶化退火窑，其特征在于，所述冷却装置为冷却风管；所述冷却风管在辊子的上方或下方，以辊子的中线为对称，横向对称排列；在横向上，冷却风管的分布超出辊子的范围。

4.根据权利要求2所述的晶化退火窑，其特征在于，所述加热装置为电热丝，所述电热丝在辊子的上方或下方，以辊子的中线为对称，横向对称排列；在横向上，电热丝的分布超出辊子的范围。

5.根据权利要求3或4所述的晶化退火窑，其特征在于，所述辊子的表面达到镜面光洁度；所述辊子并排平行排列，单个辊子的上表面最高点处为水平的直线，各个辊子的水平直线为平行线，各平行线处于同一个平面；所述辊子由支撑架支撑，辊子上设置有传动涡轮，由传动丝杆带动涡轮，涡轮带动辊子旋转。

6.根据权利要求5所述的晶化退火窑，其特征在于，所述挡帘的形状结构为挡帘上部紧贴窑体顶部，挡帘两侧紧贴窑体的两内侧，挡帘下部距离产品上表面0.3厘米到4厘米。

7.根据权利要求6所述的晶化退火窑，其特征在于，还包括一个风管冷却系统，所述风管冷却系统包括降温区、核化区、晶化区、急冷区、缓冷区、尾冷区的进风和出风，蓄风室，该系统的结构为，降温区、核化区、晶化区的出风汇合后进蓄风室，经过调节温度后，该蓄风室的出风为急冷区、缓冷区、尾冷区的进风，急冷区、缓冷区、尾冷区的出风汇合后进另一蓄风室，经过调节温度后，该另一蓄风室的出风为降温区、核化区、晶化区的进风。

8.根据权利要求7所述的晶化退火窑，其特征在于，所述风管冷却系统蓄风室的温度调节方式为，该蓄风室与外部大气有进口和出口相通，通过控制外部大气的进出量，调节蓄风室内空气的温度；或该蓄风室外有换热介质，通过热交换调节蓄风室的温度。