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特种陶瓷行业里的电热窑炉
2020年01月03日 发布 分类:粉体加工技术 点击量:232
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如果陶瓷行业也划分阶层的话,那么特种陶瓷毫无疑问会被划归为“精英阶层”,因为它品位高(电、热、磁、机械性能优异)、身价贵(采用微纳米级别粉体和高技术窑炉)、出入场所高档(应用于航天、卫星、能源、汽车、手机等领域),是典型的“高富帅”嘛!绝大多数特种陶瓷出身于微纳米级别粉体,而这些粉体本身就价值不菲。另外,他们还要通过“浴火重生”的方式涅槃成为“高富帅”。在这里,“浴火”对温度、气氛等条件的要求非常高,传统的火焰窑炉已经不能满足这种需求,必须采用高技术电热窑炉。

与火焰式窑炉相比,电热窑炉优点如下:1、通过电热体发热,热效率高;2、控温精度高,一般能达到±(510)℃,因而烧制的产品质量高;3、能够通入人工气氛或抽真空;4、没有烟气污染,不会因炉灰损坏炉衬;5、操作简单、环境清洁、劳动条件好。而电热窑炉的缺点是:附属电气设备复杂,购置成本和维护成本较高,且有些电热元件需要在一定保护气氛下才能使用。

电热窑炉五大家族

按照电能转变为热能的方式,可将电热窑炉分为电阻窑炉、电磁感应加热炉、电弧炉、电子束炉及等离子体炉。以上窑炉的工作原理及结构见表1

1 电热窑炉分类

 

 

电阻窑炉小家庭

电阻窑炉是电热窑炉五大家族应用最为广泛的一支,在特种陶瓷制备行业里不可或缺。为满足不同特种陶瓷的研发、应用需求,电阻窑炉家族又分为三类小家庭”。第一是间歇式电阻炉,一般用于实验室规模,适合于高性能、小批量、多品种产品,如表2中的箱式炉、管式炉;第二类是半连续式电阻炉,可在炉外交替完成坯体的装卸,效率比间歇式电阻炉高,如表3中的钟罩炉、电热梭式窑,在一些中、小型陶瓷厂中仍有应用;第三类是连续式电阻炉,具有大批量生产和连续操作的优势,生产效率最高,如表4中的电热隧道窑、电热辊道窑和电热推板窑,这三种窑炉的主要区别在于装载坯体的运载工具不同:电热隧道窑采用窑车装载坯体,电热辊道窑采用辊子驱动的耐火板承载坯体,而电热推板窑采用顶推机构驱动的耐火板承载坯体。

2 间歇式电阻炉

 

 

3 半连续式电阻炉


 


4 连续式电阻炉


 

 

电阻窑炉的核心部件是电热体,其形状包括丝、带、棒、管等,材质需根据具体工艺和使用温度来选择。常用电热体材料见表5

5 电热体材质与最高使用温度

 

特种陶瓷的电热窑炉选型

针对某类特种陶瓷开展电热窑炉选型,首先根据陶瓷特性和烧结目标选择合适的电热窑炉类型(“五大家族”或其它类型电热窑炉);如果选择的是电阻窑炉,再根据陶瓷烧结温度和气氛选择合适的电热体,最后根据实际应用需求选择具体的电阻窑炉型号。

注:文中的未备注来源的图片和数据来源于《无机非金属材料热工设备》,姜洪舟,武汉理工大学出版社.

作者:王京


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