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耐火窑具生产工艺流程的过程自动化解决方案发布日期：2026-01-21 浏览次数：9893
过程自动化仪表在耐火窑具生产工艺中是工艺参数精准控制、生产过程稳定、产品性能一致性的核心支撑，适配耐火窑具生产的粉尘多、高温高湿、工况恶劣、多段梯度控制特点，仪表应用覆盖原料制备、成型、干燥、高温烧成、后处理/检测全工序，核心作用是实现关键工艺参数的实时检测、闭环控制、数据追溯，解决人工操作的误差大、工艺稳定性差、高端窑具（锂电/光伏用）性能不达标的问题。
结合耐火窑具生产各工序的核心控制需求、工况特点，按照生产流程梳理自动化仪表的应用类型、选型要点、技术参数、控制逻辑，同时明确核心工序的仪表联动方案，适配工业规模化、高精度生产要求，所有仪表选型均兼顾耐火窑具生产的粉尘、高温、振动等恶劣工况。一、过程自动化仪表在耐火窑具生产的全工序应用原则
①工况适配：原料制备/成型段侧重防尘、抗振动，干燥/烧成段侧重耐高温、抗热辐射、耐烟气腐蚀；
②精度匹配：高端窑具（碳化硅/刚玉质）工序仪表精度≥0.2 级，普通窑具（堇青石/高铝质）≥0.5 级；
③联动控制：关键工序（配料、烧成、干燥）仪表接入PLC/DCS 系统，实现工艺曲线自动执行、参数异常报警、生产数据追溯。
二、原料制备阶段-仪表核心控制「配比、含水率、粒度、料性」，保证原料均一性
该阶段是耐火窑具产品性能的基础，仪表主要解决配料误差、原料含水率超标、粒度级配不合格、混料不均等问题，覆盖甄选预处理、精准配料、粉磨分级、混料均化4个子工序，无在线检测则无原料均一性。
1、子工序的核心控制参数
①原料甄选预处理
其一，在线微波水分仪：防尘型，量程 0-20%，精度 ±0.2%，安装于破碎出料口；
其二，射频导纳料位计：抗挂料、防尘，量程 0-30m，适用于高铝粉/碳化硅粉仓。
其三，在线激光粒度仪：检测破碎粒径，不合格则联动破碎机调整间隙。
②精准配料
其一，失重式配料秤：精度 ±0.1%，防尘防爆（有机结合剂段），适配粉末/颗粒料；
其二，电磁流量计、质量流量计的液体流量定量控制系统：适配水/酚醛树脂，量程 0-50L/min，精度 ±0.5%；
其三，称重传感器：量程 0-5000kg，精度 ±0.05%。
③粉磨分级
其一，在线激光粒度仪：防尘型，检测范围 0.1-2000μm，安装于分级机出料口；
其二，转速传感器：量程 0-3000r/min，精度 ±1r/min。
其三，音叉料位计：控制磨机内料位，防止空磨/堵磨，保证粉磨效率。
④混料均化
混料机转速、料浆密度/颗粒料松散密度、陈腐仓温湿度。
扭矩传感器、在线密度计、温湿度变送器。
其一，在线密度计：防尘防粘，量程 1.0-2.5g/cm³，安装于混料机出料口；
其二，温湿度变送器：量程 0-100℃/0-100% RH，精度 ±0.5℃/±2% RH。
其三，扭矩传感器：检测混料扭矩，判断混料均匀度，扭矩达标则停止混料；
其四，DCS 配料混料联动系统：失重秤采集下料量→数据传至 DCS，与配方值对比，偏差超过 0.1% 则调整给料机频率→混料机按预设转速运行，扭矩传感器检测均匀度→达标后出料至陈腐仓，温湿度变送器实时监控，异常则报警。
该阶段仪表适配干压、等静压、注浆、挤出4 种成型方式，核心解决成型压力不均、保压时间不足、坯体缺角/变形/尺寸偏差问题，工况以振动、机械冲击为主，仪表侧重抗振动、高精度、响应快。
1、成型方式
①干压成型
其一，高温压力变送器：量程 0-400MPa，精度 ±0.2%，抗振动，安装于液压机压头；
其二，视觉检测仪：防尘，检测坯体缺角/裂纹，响应时间≤0.5s。
其三，时间继电器：按预设时间保压，保压完成后自动脱模；
其四，机器视觉检测仪：在线检测坯体外观，次品自动剔除。
②静压成型
其一，超高压变送器：量程 0-800MPa，精度 ±0.1%，适配冷等静压机；
其二，流量调节阀：控制液压油流量，实现升压速率≤50MPa/min。
其三，激光测距仪：脱模后在线检测坯体尺寸，偏差超过 0.2mm 则剔除。
③注浆成型
其一，隔膜压力变送器：量程 0-1MPa，防粘，安装于注浆口；
其二，浮球液位计：适配料浆罐，量程 0-5m，防止空罐 / 溢罐。
其三，压力变送器：控制注浆压力，防止料浆流速过快导致坯体气孔；
其四，水分仪：检测模具含水率，判断脱模时机，防止坯体变形；
其五，液位计：保证料浆罐液位稳定，实现连续注浆。
④挤出成型
其一，熔体压力变送器：量程 0-50MPa，抗高温（≤150℃），安装于挤出机机头；
其二，激光测径仪：检测坯体直径，量程 0-200mm，精度 ±0.05mm。
其三，变频转速传感器：联动螺杆转速与牵引速度，实现坯体定长切割；
其四，激光测径仪：在线检测坯体直径，偏差超过 0.1mm 则调整模具间隙。
四、坯体干燥阶段：仪表核心控制「温湿度、风速、含水率」，实现梯度干燥防开裂
干燥阶段是耐火窑具生产的易开裂工序，核心要求是梯度脱水、参数均匀，仪表主要实现干燥窑内多点温湿度、风速、窑压的分布式检测与闭环控制，同时在线检测坯体含水率，避免干燥不足/过度。
1、环境参数检测与控制：干燥窑前段/中段/后段温度、湿度、风速，窑内微差压
①适配仪表：PT100 热电阻（中低温）/K 型热电偶（分布式安装，每 5m1 个测点）、高温温湿度变送器（量程 0-150℃/0-100% RH）、热式风速传感器（防尘，量程 0-10m/s）、微差压变送器（量程 - 500~500Pa，精度 ±0.5Pa）
②控制逻辑：DCS 根据预设梯度干燥曲线，联动热风炉燃烧器、变频风机、加湿器/除湿器，如低温排潮段温度低于 40℃则增大热风炉负荷，湿度高于 80% 则提高风机转速。
2、坯体含水率检测
①适配仪表：在线微波水分仪（非接触式，安装于干燥窑出料口）、取样式卤素水分仪（离线抽检）
②技术参数：微波水分仪量程 0-15%，精度 ±0.2%，非接触式避免损伤坯体
③控制逻辑：出料口坯体含水率超 1%（碳化硅质超 0.5%）时，联动干燥窑降低窑速，延长干燥时间。
3、干燥窑运行参数控制：窑速（隧道/辊道干燥窑）、热风流量。
①适配仪表：编码器（测窑速）、涡街流量计（测热风流量，量程 0-1000m³/h）。
②控制逻辑：窑速与热风流量联动，保证坯体在窑内各段的干燥时间精准匹配。
③仪表选型关键：干燥窑内有湿热气流、粉尘，仪表需选用防尘、防结露型，测温点采用套管式安装，防止物料粘结影响检测精度。
烧成是耐火窑具生产的核心工序，也是自动化仪表应用的重点/难点，工况为1250~2000℃超高温、热辐射强、烟气腐蚀、粉尘多，核心控制目标是精准执行烧成曲线（升温/保温/降温）、保证窑内温场均匀、控制烧成气氛，直接决定窑具的晶相转化、致密度、耐温/抗热震性能。
该阶段仪表应用分窑内参数检测、窑炉运行控制两大模块，高端窑具（碳化硅/刚玉质）必须采用「多点测温 + 红外补测 + 气氛闭环」。
模块一、窑内核心参数检测
1、超高温工况专属仪表
①热电偶S 型（0-1600℃）/B 型（0-1800℃）/R 型（0-1700℃），精度 ±0.5℃；
②刚玉保护管，抗热震、耐烟气腐蚀；
③分布式安装，隧道窑每 3m1 个测点，梭式窑炉壁均匀布置 8-16 个测点。
④接入 PLC 实现多点测温、温场均匀度监控，单测点温度偏差超 20℃则报警，调整热风喷嘴开度。
2、窑内高温（补测/无接触）
红外线测温仪（高温型）
①量程 1000-2200℃，精度 ±1℃；
②抗热辐射、防尘，配冷却套/吹扫装置。
③用于热电偶盲区补测，或检测窑具坯体表面实际温度，修正窑内测温偏差。
3、烧成气氛（氧化/还原）
①氧化锆氧分析仪：量程 0-25% O₂，精度 ±0.1%，耐高温（≤800℃）；
②烟气分析仪：检测 CO/CO₂/SO₂，适配燃料燃烧控制。
③氧化气氛控制：O₂含量 3-5%，联动助燃风机/排烟风机，调整空燃比；碳化硅窑具烧成需弱还原气氛，控制 CO 含量 0.5-1%。
4、窑内压力
高温微差压变送器
1. 量程 - 1000~1000Pa，精度 ±0.5Pa；
2. 配冷凝罐/吹扫装置，防止烟气堵塞引压管。
控制窑压微正压（50-100Pa），防止外界冷空气进入导致温场波动，负压则增大引风机负荷。
模块二：窑炉运行参数控制
1、烧成曲线（升温/降温速率）
①升温速率（≤50℃/h）、降温速率（≤100℃/h）、保温时间。
②热电偶 + PLC + 变频调速器：
PLC 按预设烧成曲线自动控制窑速、燃烧器负荷、冷却风机，如高温段升温过快则降低燃烧器火力，或减慢窑速。
2、燃料燃烧（天然气/液化气）
①质量流量计（燃料）、涡街流量计（风）、空燃比控制器。
②闭环控制空燃比（天然气空燃比 1:10），保证燃料充分燃烧，避免烟气中 CO 超标污染窑具。
3、窑炉运行速度（连续窑）
①窑速与烧成曲线联动，如莫来石窑具保温 8h，则按窑长计算窑速，保证坯体保温时间精准。
②烧成曲线全自动闭环控制系统
多点热电偶/红外测温仪采集窑温→PLC 与预设烧成曲线对比→偏差超阈值则联动燃烧器（调整火力）、变频风机（调整空燃比）、窑速变频器（调整运行速度）→氧分析仪/窑压变送器实时采集气氛/窑压参数→修正燃烧/通风参数，全程实现升温 - 保温 - 降温曲线自动执行，无需人工干预。
六、后处理与检测阶段：仪表核心控制「尺寸、精度、理化性能」，保证成品出厂合格率
该阶段仪表分在线精整检测、离线理化检测、车间环境监控三类，核心解决成品尺寸偏差、理化性能不达标、高端窑具杂质超标问题，适配锂电/光伏用窑具的高精度、低杂质要求。
1、精整加工-产品平面度、垂直度、孔径/槽宽、表面粗糙度
①激光平面度仪：精度≤0.01mm，适配光伏用碳化硅棚板；
②影像测量仪：检测异形窑具尺寸，精度 ±0.005mm；
③加工后在线检测，偏差超标则联动磨床重新精磨。
2、外观/缺陷检测：表面裂纹、缺角、缩孔、烧结瘤
①超声波探伤仪：检测内部微裂纹，适配碳化硅/刚玉质窑具；
②视觉检测仪：离线/在线检测外观缺陷，次品自动分拣。
3、理化性能检测（抽检）：体积密度、显气孔率、常温耐压强度、抗热震性、杂质含量
①压力试验机：量程 0-200MPa，精度 ±0.1MPa，检测耐压强度；
② ICP 光谱仪：检测 Fe/Na/K 等杂质，精度 ppm 级，适配锂电/光伏用窑具。
4、车间环境监控：粉尘浓度、温湿度、有害气体（酚醛树脂/烟气）
①激光粉尘检测仪：量程 0-100mg/m³，超标则联动除尘设备；
②有毒气体检测仪：检测甲醛/苯（有机结合剂），超标则报警并开启通风。
七、耐火窑具生产核心仪表联动总控系统（DCS/PLC）
耐火窑具生产的自动化仪表最终通过DCS/PLC 系统实现全工序联动、工艺参数集中控制、生产数据追溯，核心功能包括：
①配方管理：存储不同材质/型号窑具的配料、成型、干燥、烧成工艺参数，一键调用；
②实时监控：全工序关键参数（温度、压力、配比、含水率）在中控屏实时显示，超阈值声光报警 + 短信推送；
③闭环控制：核心工序（配料、烧成、干燥）实现参数自动调节，无需人工干预；
④数据追溯：记录每批次窑具的生产工艺参数、检测数据，保存≥1 年，适配客户质量追溯要求；
⑤能耗优化：通过仪表检测燃料、电力、水的消耗，联动调整设备运行参数，降低生产能耗。
八、不同材质窑具生产的仪表应用差异
仅在高温烧成阶段的测温仪表选型、气氛检测要求上存在差异，其余工序仪表完全通用：
①堇青石/莫来石质（1250-1550℃）：选用S 型热电偶 + 氧化锆氧分析仪，氧化气氛烧成；
②高铝质（1550-1650℃）：选用R 型热电偶，氧化气氛烧成；
③碳化硅质（1600-2000℃）：选用B 型热电偶 + 红外测温仪补测，弱还原气氛，需CO/CO₂烟气分析仪；
④刚玉质（1800-2000℃）：选用B 型热电偶 + 高温红外测温仪，纯氧化气氛，氧含量控制 5-8%。
闽公网安备 35021202000469号