隧道窑是由耐火材料、保温材料和建筑材料砌筑而成的,在内装有窑车等运载工具的与隧道相似的窑炉,是连续式烧成的热工设备。隧道窑广泛用于陶瓷、磨料、材料等产品的焙烧生产。
一、隧道窑的工艺流程
粘土质陶瓷的烧成过程发生的物理、化学变化,有以下九个阶段:
1)20~200℃,排除残余水,升温速度:20~35℃/h;
2)200~500℃,排除粘土矿物中的结晶水和层间水,安全阶段,可快烧,40~50℃/hr;
3)500~700℃,石英晶型转化。573 ℃时由β-SiO2转变成α-SiO2,体积膨胀,易变形开裂,升温应慢,升温速度:20~30℃/hr 。
4)700~1050℃,进行氧化反应和分解反应,气氛要求:O2=4~5%,CO<1%;
5)1050~1200℃,使氧化铁还原为氧化亚铁,“白如玉”的效果。要求:升温慢,使气体充分排除,减少坯泡;保证气氛,避免重新氧化,CO=2~4%;保证时间,以利于还原反应进行彻底;
6)1200℃~烧成温度,烧结阶段。该传质过程与坯体的厚度平方成反比,故烧成时间与坯体厚度平方成正比。高火保温时间(1~2小时)。要求:升温速度10~30℃/hr,CO=1%;
7)烧成温度~700℃,急冷阶段。产品处于热塑性阶段,可直接吹冷风急冷,冷却速度达120℃/hr;
8)700~400℃,缓冷阶段。石英晶型转化,体积收缩,而液相刚凝结,降温速度:<80~90℃/hr;
9)400~80℃,快冷阶段。可直接鼓冷风快速冷却。
二、隧道窑传统的测温方法比较:
1、热电偶测温
这种方法的特点是测温精度高,能连接记录仪或控制系统进行闭环控制,其缺点是寿命短,特别是在1300℃以上的高温窑上其电耦消耗特大,价格也很贵,设备运行成本较高;
2、光学高温计
是根据被测物体发光的颜色来测量温度,因其不直接接触高温区,故使用寿命长,但测量精度较低,无电信号输出,不能自动记录,还有人为因素的影响,真实性差。
3、在线式红外测温仪
可以有效地克服以上缺点。
在线式红外测温仪具有较高的测量精度(可达±0.5%),而且既能象热电耦一样输出电信号,配套有纸记录仪、无纸记录仪自动记录数据,输出4-20mA、RS232/485通讯,与温控仪表、PLC等形成闭环控制系统,又具有使用寿命长(五年以上)、操作简单、人为误差小等优点。因此,在线式红外测温仪是高温隧道窑理想的测温仪表。
2、多点测温系统:
是通过将安装于各测温点的红外探头信号,连接到一台多点测温仪上进行信号处理。并分别输出与各测温点相应的PLC~5V温度信号,供多点记录仪记录,同时也可直接通过RS232/485通讯接口,把温度数据输入计算机、PLC,由计算机分析处理,还可接打印机直接把温度数据打印出来。
在其他耐火窑,如倒焰窑和棱式窑等场合的使用中由于测温点较少,故采用单点测温方案的较多。