RU2031341C1

RU2031341C1 - Tunnel assembly for thermal treatment of ceramic articles

Info

Publication number: RU2031341C1
Authority: RU
Inventors: В.Ф. Лосев; В.И. Громов; О.И. Лейзер; В.В. Москалев; В.В. Герасимов; В.А. Науменко; Н.П. Талакуев
Original assignee: Акционерное общество "Подольскогнеупор"
Priority date: 1990-09-04
Filing date: 1990-09-04
Publication date: 1995-03-20

Abstract

FIELD: treatment of materials. SUBSTANCE: assembly is used for treatment of articles made of quartz ceramics and has drying oven which is disposed separately from the oven. The latter has heating, firing, storage and cool zones, buggies and pusher. Length of drying oven relates to the length of tunnel furnace as 1:3. Lengths of technological areas of the furnace relate one to anothers as 18:3:2:9. Working surface of the furnace is separated from control aisle by hydraulic gate and has labyrinth channel along the total length of side walls at height of 0.4-0.6 height of buggies. EFFECT: improved efficiency. 8 dwg

Description

Изобретение относится к производству огнеупоров, а именно к термической обработке изделий из кварцевой керамики в туннельных печах. The invention relates to the production of refractories, namely to the heat treatment of products made of quartz ceramics in tunnel kilns.

Обычно термообработку кварцевой керамики проводят в периодических и кольцевых печах, которые требуют трудоемкости в отношении их загрузки и выгрузки, а также характеризуются высоким расходом топлива и невозможностью автоматизации процесса термообработки. Typically, the heat treatment of quartz ceramics is carried out in periodic and ring furnaces, which require laboriousness in relation to their loading and unloading, and are also characterized by high fuel consumption and the inability to automate the heat treatment process.

Туннельные печи просты в эксплуатации, энергетически экономичны и дают возможность автоматизировать весь процесс термообработки. Однако существующие туннельные печи без конструктивных изменений не могут быть использованы для термообработки кварцевой керамики, поскольку их эксплуатационные характеристики после термообработки улучшаются незначительно. Tunnel furnaces are easy to operate, energy-efficient and make it possible to automate the entire heat treatment process. However, existing tunnel kilns without structural changes cannot be used for heat treatment of quartz ceramics, since their operational characteristics after heat treatment improve slightly.

Известна туннельная печь с арочным сводом и подвижным составом, выполненным в виде вагонеток, передвигающихся по рельсовым путям. Рабочая зона печи имеет зоны подогрева, обжига, выдержки и охлаждения. Длина этих зон строго регламентирована и зависит от материала, формы и размеров обжигаемых изделий. Печь имеет зоны подогрева, обжига, выдержки и охлаждения. Соотношение длин указанных зон 1:2:2:3. Длина печи составляет 120 м. Для герметизации рабочего пространства печи от контрольного коридора по всей длине печи идет желоб, наполненный песком или молотым шамотом - песочный затвор. Для пополнения песка в желоб песочного затвора во время работы в стенках устраивают специальные наклонные каналы - песочницы с воронкой, закрываемой крышкой. Для того, чтобы песок, выгребаемый ножом вагонеток из желоба песочного затвора не попадал на рельсовый путь, внизу между стенкой печи и рельсами выполнены наклонные отверстия, проходящие ниже рельсового пути. По этим скосам песок просыпается вниз в контрольный коридор печи. Вагонетки туннельных печей подаются по внутрицеховому рельсовому пути одна за другой через определенные промежутки времени и проталкиваются в печь толкателем. С боковых сторон вагонетки изолированы металлическими листами - ножами теплоизолированными огнеупорным бетоном, а торцовые стенки имеют лабиринтое уплотнение, заполняемое специальной огнеупорной массой. Печь совмещена с сушилом, в котором горячим воздухом производится предварительная сушка изделий и их подогрев до 180^оС.Known tunnel kiln with arched arch and rolling stock made in the form of trolleys moving along rail tracks. The working zone of the furnace has zones of heating, firing, aging and cooling. The length of these zones is strictly regulated and depends on the material, shape and size of the fired products. The furnace has zones of heating, firing, aging and cooling. The ratio of the lengths of these zones is 1: 2: 2: 3. The length of the furnace is 120 m. To seal the working space of the furnace from the control corridor along the entire length of the furnace there is a trench filled with sand or ground chamotte - a sand gate. To replenish the sand in the trench of the sand shutter during operation, special inclined channels are arranged in the walls - sandboxes with a funnel closed by a lid. In order to prevent sand being scooped out by the knife of the trolleys from the gutter of the sand shutter on the rail track, slanted openings are made below the wall of the furnace and the rails, passing below the rail track. On these slopes, sand wakes down into the control corridor of the furnace. The trolleys of the tunnel kilns are fed along the shop floor rail one after another at regular intervals and are pushed into the kiln by a pusher. On the sides of the car, the trolleys are insulated with metal sheets - knives thermally insulated with refractory concrete, and the end walls have a labyrinth seal filled with a special refractory mass. The furnace is combined with a drying in which hot air produced products predrying and heating to 180 ° ^C.

Недостаток известной печи - большая длина агрегата сушильной камеры и туннельной печи. Длина зон подогрева, обжига, выдержки и охлаждения не позволяет термообрабатывать изделия из кварцевой керамики с получением аморфной структуры. Сложное и ненадежное устройство для герметизации рабочего пространства, которое требует постоянной очистки. Сложное выполнение буферного устройства на торцовых стенках вагонеток, которое к тому же недолговечно и требует постоянной дозаправки лабиринтного уплотнения огнеупорной массой. Все это не позволяет получить после обработки стабильные эксплуатационные характеристики на изделиях из кварцевой керамики, а сам агрегат необходимо часто останавливать на профилактический ремонт. A disadvantage of the known furnace is the large length of the drying chamber unit and the tunnel furnace. The length of the heating, firing, aging and cooling zones does not allow heat treatment of products made of quartz ceramics to obtain an amorphous structure. A complex and unreliable device for sealing the workspace, which requires constant cleaning. The complex implementation of the buffer device on the end walls of the trolleys, which is also short-lived and requires constant refueling of the labyrinth seal with a refractory mass. All this does not allow obtaining stable operational characteristics on quartz ceramic products after processing, and the unit itself must often be stopped for preventive maintenance.

Цель изобретения - повышение качества изделий из кварцевой керамики. The purpose of the invention is improving the quality of products made of quartz ceramics.

Поставленная цель достигается тем, что в туннельном агрегате, содержащем сушило, раздельно расположенное от печи, передаточную тележку, толкатель, туннельную печь, включающую рабочую камеру и контрольный коридор, отделенные друг от друга затвором и лабиринтным каналом зоны подогрева, обжига, выдержки и охлаждения, средства перемещения, выполненные в виде вагонеток. Соотношение длин сушила и туннельной печи составляет 1:3, соотношение зон печи - 18:3:2:9. Зона подогрева выполнена с тремя окнами, расположенными с расстояниями между ними, равными 1/3l, 2/3l, 4/3l, где l - длина зоны подогрева, зона выдержки с одним окном, расположенным в центре, зона охлаждения - с тремя окнами расположенными с расстояниями между ними 1/4l₁, 2/4l₁, 3/4l₁, где l₁ - длина зоны охлаждения, причем лабиринтный канал расположен на боковых стенках зон на высоте 0,4-0,6 высоты вагонеток.This goal is achieved by the fact that in the tunnel unit containing the dryer, separately located from the furnace, a transfer trolley, a pusher, a tunnel furnace including a working chamber and a control corridor, separated from each other by a shutter and a labyrinth channel of the heating, firing, holding and cooling zone, means of transportation, made in the form of trolleys. The ratio of the lengths of the dryer and the tunnel kiln is 1: 3, the ratio of the zones of the kiln is 18: 3: 2: 9. The heating zone is made with three windows located with distances between them equal to 1 / 3l, 2 / 3l, 4 / 3l, where l is the length of the heating zone, the holding zone with one window located in the center, the cooling zone with three windows located with distances between them 1 / 4l ₁ , 2 / 4l ₁ , 3 / 4l ₁ , where l ₁ is the length of the cooling zone, and the labyrinth channel is located on the side walls of the zones at a height of 0.4-0.6 trolley heights.

На фиг. 1 представлена схема печи; на фиг.2 - расположение теплотехнических путей; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг.5 - разрез В-В на фиг.1; на фиг.6 - вагонетка с рельсовым путем; на фиг.7 - толкатель, вид сверху; на фиг.8 - вид сбоку. In FIG. 1 shows a diagram of a furnace; figure 2 - the location of the heat engineering ways; figure 3 is a section aa in figure 1; in Fig.4 is a section bB in Fig. 1; figure 5 is a section bb in figure 1; figure 6 - trolley with a rail track; 7 is a pusher, a top view; on Fig is a side view.

Предлагаемый агрегат содержит сушило 1 для предварительного просушивания и подогрева до 80^оС изделий, в котором находится рельсовый путь 2, расположенный в несколько линий параллельно друг другу, сушило связано теплотехническим и рельсовым путем с туннельной печью 3, имеющей рабочую камеру 4, контрольный коридор 5. Рабочая камера теплотехнически разделена на зоны подогрева 6, обжига 7, выдержки 8 и охлаждения 9. Зона подогрева значительно длиннее, чем в известной печи, поскольку изделия из кварцевой керамики нуждаются в медленном и длительном подогреве до значительных температур (1200^оС). Рабочая камера печи отделена от контрольного коридора гидравлическим затвором 10 и лабиринтным каналом 11. По печи передвигается по рельсовым путям 12 подвижной состав из вагонеток 13, которые отделены друг от друга упругим уплотнительным устройством 14 из плетеного асбестового шнура. Футеровка боковых стенок ниже лабиринтного канала оснащена металлическими листками 15 из тугоплавкого металла. Загрузка в печь вагонеток производится гидравлическим толкателем 16 сдвоенного действия, который содержит гидравлический цилиндр 17, установленный на каретке 18, которая имеет удвоенное осевое перемещение при помощи цепного привода 19. Толкатель установлен на передаточной тележке 20.The proposed unit contains a dryer 1 for pre-drying and preheating up to 80 ^° C of products, in which there is a rail track 2 located in several lines parallel to each other, the dryer is connected by a heat engineering and rail track with a tunnel kiln 3 having a working chamber 4, control corridor 5 The working chamber is thermotechnically divided into zones of heating 6, firing 7, holding 8 and cooling 9. The heating zone is much longer than in the known furnace, since products made of quartz ceramics need a slow and long heating up to considerable temperatures (1200 ^C). The working chamber of the furnace is separated from the control corridor by a hydraulic shutter 10 and a labyrinth channel 11. The rolling stock of trolleys 13, which are separated from each other by an elastic sealing device 14 made of woven asbestos cord, moves along the furnace tracks 12 along the furnace. The lining of the side walls below the labyrinth channel is equipped with metal sheets 15 of refractory metal. The loading of trolleys into the furnace is carried out by a double-acting hydraulic pusher 16, which contains a hydraulic cylinder 17 mounted on a carriage 18, which has doubled axial movement by means of a chain drive 19. The pusher is mounted on a transfer carriage 20.

Агрегат для термической обработки изделий из кварцевой керамики работает следующим образом. The unit for heat treatment of products made of quartz ceramics works as follows.

В сушильную камеру (сушило) 1 по внутрицеховым рельсовым путям 2 подаются вагонетки 13 на первый путь. В процессе перемещения по рабочему пространству сушила изделия обдуваются теплым воздухом 80^оС, идущим от дымоотводящих каналов зоны обжига печи 7 и избыточным горячим воздухом, отбираемым из зоны охлаждения печи 9. Вагонетки 13 подаются по рабочему пространству одна за другой через определенный промежуток времени толкателем 16. Металлические листы из тугоплавкого металла 15 вмонтированы в нижнюю часть футеровки и служат для защиты обрабатываемых изделий от прямого теплового удара от горелок, расположенных на передаточной тележке 20 передвигающейся под углом 90^о к осям путей сушила. Вытолкнутая из туннеля сушила 1 вагонетка 13 с изделиями через передаточную тележку 20 с толкателем 16 попадает в зону подогрева печи. Толкатель 16 печи гидравлический для уменьшения общей длины установки выполнен сдвоенного действия за счет цепного привода и имеет ход, превышающий длину вагонетки на расстояние, необходимое для проталкивания вагонетки за дверцу печного канала и захвата ее за заднюю стенку рамы. Вентиляторы 21 обеспечивают поддержание оптимального теплового режима и установлены в зоне подогрева выдержки и охлаждения. Зона подогрева служит для равномерного прогрева садки обжигаемых изделий до температуры обжига 1200^оС. Повышение температуры достигается путем подачи горячего воздуха вентиляторами из зон охлаждения и выдержки. Характерной особенностью зоны подогрева предлагаемой печи является медленный подъем температур в начальный период подогрева, что необходимо при нагреве изделий из кварцевой керамики и особенно для выравнивания температур обжигаемых изделий по вертикали. Это достигается особой рециркуляцией потока газа вентиляторами за счет рассредоточенного отбора их по длине и высоте печи и особым расположением заборных окон. В зоне подогрева центробежные вентиляторы отводят дымовые газы из нижней части рабочего пространства и подают в верхнюю часть. Кроме того, они обеспечивают увеличение скорости потока, а следовательно, улучшают условия теплопередачи в печи. Температура садки на выходе из зоны подогрева на границе с зоной обжига - 1000^оС.In the drying chamber (dryer) 1 through the intra-shop rail tracks 2 served trolleys 13 on the first track. In the process of moving the workspace Dried products are blown with hot air of 80 ^{° C} coming from the firing furnace fume collection channel region 7 and the excess hot air tapped from the furnace cooling zone 9. Trolleys 13 are fed in the workspace for one another after a certain period of time the pusher 16 The metal sheets of refractory metal 15 are mounted in the lower part of the lining and serve to protect the processed products from direct heat shock from burners located on the transfer carriage 20 in front of drying at an angle of 90 ^about to the axes of the paths dried. Pushed out of the tunnel, dried 1 trolley 13 with products through a transfer carriage 20 with a pusher 16 enters the heating zone of the furnace. The furnace pusher 16 hydraulic to reduce the total length of the installation is made double action due to the chain drive and has a stroke exceeding the length of the trolley by the distance necessary to push the trolley out the door of the furnace channel and grab it by the rear wall of the frame. Fans 21 provide the maintenance of optimal thermal conditions and are installed in the zone of heating the shutter speed and cooling. Preheating zone serves for uniform heating cages calcined product to a temperature of 1200 ^C. The firing temperature increase is achieved by supplying hot air from the cooling fan zones and shutter speeds. A characteristic feature of the heating zone of the proposed furnace is a slow rise in temperature in the initial heating period, which is necessary when heating products from quartz ceramics and especially to equalize the temperatures of the fired products vertically. This is achieved by special recirculation of the gas flow by the fans due to their dispersed selection along the length and height of the furnace and the special arrangement of the intake windows. In the heating zone, centrifugal fans remove flue gases from the lower part of the working space and are fed to the upper part. In addition, they provide an increase in flow rate, and therefore, improve the heat transfer conditions in the furnace. The temperature of the charge at the outlet of the heating zone at the border with the firing zone is 1000 ^o C.

Длина зоны подогрева равна 18L, где L - общая длина вагона. Это значительно больше, чем в известной печи, и позволяет осуществить полный и равномерный прогрев каждой заготовки с целью медленного удаления физических и химически связанных жидкостей во избежание трещин. При уменьшении длины этой зоны садка она не успевает прогреться настолько, чтобы при последующем обжиге не произошло растрескивания поверхности детали, приводящего к браку. Дальнейшее увеличение этой зоны не приводит к появлению положительных свойств изделий и является нецелесообразным. The length of the heating zone is 18L, where L is the total length of the car. This is much larger than in the known furnace, and allows for complete and uniform heating of each workpiece with the goal of slow removal of physical and chemically bound liquids in order to avoid cracks. With a decrease in the length of this zone of the cage, it does not have time to warm up so much that subsequent firing does not cause cracking of the surface of the part leading to marriage. A further increase in this zone does not lead to the appearance of positive properties of the products and is impractical.

Зона обжига расположена в средней части печи. Она короче, чем в известной печи. Садка в вагонетках подается в эту зону, где поддерживается максимальная температура 1150-1280^оС. Длина этой зоны составляет 3L и обеспечивает полное завершение процесса обжига изделий из кварцевой керамики. При уменьшении этой зоны изделия из кварцевой керамики не полностью приобретает аморфную структуру с заданной плотностью и прочностью, что не позволяет получить требуемое их качество в эксплуатации. При ее увеличении неоправданно увеличивается длина всего агрегата и возникает условие образования кристаллической структуры.The firing zone is located in the middle of the furnace. It is shorter than in a famous oven. The charge is fed into the car in that zone, where the maintained maximum temperature ^of 1150-1280 C. The length of this zone is 3L and provides total completion of the calcination products from quartz ceramics. With a decrease in this zone, products made of quartz ceramics do not fully acquire an amorphous structure with a given density and strength, which does not allow one to obtain their required quality in operation. With its increase, the length of the entire aggregate unreasonably increases and the condition for the formation of a crystalline structure arises.

В туннеле печи происходит непрерывное движение воздуха из зоны охлаждения и дымовых газов из зоны обжига в зону выдержки и подогрева, которое обеспечивается вентиляторами и заборными окнами. Зона выдержки имеет длину 2L и температуру 1280^оС и служит для окончательного формирования плотного черепка с аморфной структурой. Увеличение длины этой зоны увеличивает опасность образования кристаллической структуры.In the tunnel of the furnace there is a continuous movement of air from the cooling zone and flue gases from the firing zone to the holding and heating zone, which is provided by fans and intake windows. The exposure zone has a length of 2L and a temperature of 1280 ^о С and serves for the final formation of a dense crock with an amorphous structure. An increase in the length of this zone increases the risk of the formation of a crystalline structure.

Зона охлаждения имеет длину 9L и служит для охлаждения обожженных изделий до 60-80^оС. Изделия охлаждаются холодным воздухом, подаваемым вентилятором в торцовую часть печи, вводы которого в туннель печи расположены от торца на таком расстоянии, что образуют воздушную завесу, препятствующую выходу его в конец туннеля и подачу навстречу движению вагонеток. Горячий воздух отбирается из зоны охлаждения печи и используется для сушки изделий в сушилке и в зоне подогрева. Выбранное соотношение зон печи приводит при обжиге кварцевой керамики к получению требуемой аморфной структуры, что приводит к повышению эксплуатационных свойств изделий из кварцевой керамики. Общая длина туннельной печи составляет 40 м. Это в 2,5 раза меньше габаритов известной печи, что позволяет экономить производственные площади.9L cooling zone has a length and serves to cool fired products to 60-80 ^C. products are cooled by cold air supplied by the fan in the end portion of the furnace, inlets which are arranged in the tunnel furnace from the end face at such a distance as to form an air curtain preventing its exit at the end of the tunnel and feed towards the movement of trolleys. Hot air is taken from the cooling zone of the furnace and used to dry products in the dryer and in the heating zone. The selected ratio of the zones of the furnace during firing of quartz ceramics to obtain the desired amorphous structure, which leads to an increase in the operational properties of products made of quartz ceramics. The total length of the tunnel kiln is 40 m. This is 2.5 times less than the dimensions of the known kiln, which saves production space.

По всей длине туннеля проходит водяной затвор, который служит для герметизации рабочего пространства печи от рабочего коридора. В известном способе этот затвор наполнен песком и требует постоянного надзора - пополнения песком во время работы печи. Для этого в стенах печи требуются специальные наклонные каналы, которые в предлагаемой конструкции не требуются. Кроме того, песок попадал в рельсовый путь, что также вызывало необходимость в остановке агрегата на профилактику. Для улучшения герметизации по всей длине коридора в футеровке печи сделан лабиринтный канал на высоте 0,4-0,6 футерованной части вагонеток. На вагонетках выполнена ответная часть лабиринтного затвора из футерованного кирпича. Лабиринтный канал исключает радиационное проникновение тепла в водяной затвор. Если лабиринтный канал сделать выше указанного предела, то он будет мешать равномеpному подогреву садки, если ниже - то происходит отсос всей пыли в рабочее пространство печи. A water lock passes through the entire length of the tunnel, which serves to seal the working space of the furnace from the working corridor. In the known method, this shutter is filled with sand and requires constant supervision - replenishment of sand during operation of the furnace. For this, special inclined channels are required in the furnace walls, which are not required in the proposed design. In addition, sand fell into the rail, which also made it necessary to stop the unit for preventive maintenance. To improve sealing along the entire length of the corridor, a labyrinth channel was made in the furnace lining at a height of 0.4-0.6 of the lined part of the trolleys. On the trolleys, the counterpart of the labyrinth shutter made of lined brick is made. The labyrinth channel eliminates the radiation penetration of heat into the water seal. If the labyrinth channel is made above the specified limit, then it will interfere with uniform heating of the charge, if lower, then all dust is sucked into the working space of the furnace.

Таким образом, предлагаемая конструкция печи позволяет получить изделия из кварцевой керамики с требуемой аморфной структурой, на 20-30% снизить бpак за счет стабильности получаемых эксплуатационных свойств изделий, повысить производительность печи со 100 т в известной печи до 250 т в предлагаемой и сэкономить производственные площади в 2,5 раза. Thus, the proposed design of the furnace allows to obtain products from quartz ceramics with the required amorphous structure, reduce the defect by 20-30% due to the stability of the obtained operational properties of the products, increase the productivity of the furnace from 100 tons in the known furnace to 250 tons in the proposed and save production space 2.5 times.

Claims

TUNNEL UNIT FOR THERMAL PROCESSING OF CERAMIC PRODUCTS, containing a dryer, separately located from the furnace, a transfer trolley, a pusher, a tunnel furnace, including a working chamber and a control corridor, separated from each other by a shutter and a labyrinth channel, heating and cooling zones, means for firing, firing, the movement of products made in the form of trolleys, characterized in that, in order to improve the quality of products made of quartz ceramics by complete and uniform heating of the blanks for slow removal from them physically and chemically bonded liquids, the lengths of the dryer and the tunnel kiln are correlated as 1: 3, while the ratio of the lengths of the zones of the kiln is 18: 3: 2: 9, respectively, the heating zone is made with three windows located with distances between them equal to 1/3 l , 2/3 l, 4/3 l, where l is the length of the heating zone, the holding zone - with one window located in the center, the cooling zone - with three windows located with a distance between them 1/4 l ₁ , 2/4 l ₁ and 3/4 l ₁ - the length of the cooling zone, and the labyrinth channel is located on the side walls of the zones at a height of 0.4-0.6 trolley height.