陶瓷热工设备

热工设备习题

1、2、3、4、5、9、10题；17、19、20、23、24、35题。

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复习题：

1. 陶瓷：是指由金属元素、非金属元素的化合物所组成的多晶固体材料。

2. 陶瓷分类

（1）按陶瓷概念和用途来分类

包括普通陶瓷与特种陶瓷两类。

○1普通陶瓷：包括日用陶瓷、建筑陶瓷、工业陶瓷（三大类传统陶瓷；

○2特种陶瓷：又称技术陶瓷、先进陶瓷、精细陶瓷、新型陶瓷等；特种陶瓷是指一些科技含量较高的陶瓷材料。

（2）按坯体的物理性能分类

按陶瓷制品坯体的结构不同和所标志的坯体致密度的不同，把所有陶瓷制品分为两大类：陶器和瓷器。

3. 评价陶瓷窑炉的标准

评价陶瓷窑炉的技术是否先进，性能是否优良，经济上是否合宜，主要从以下八个方面综合进行判断：

○1烧成品质能够烧出高品质产品是窑炉的首要性能，也是最大经济效益所在。

○2单窑生产能力

现代工业发展趋势是大规模生产，单窑生产能力也就要求越来越高。否则窑炉座数过多，不仅生产线复杂，而且厂房大，占地面积就大，工人多，投资巨大。

○3生产灵活性

企业在安排生产时，窑炉不仅应能适应烧制不同品种的产品，而且能快速、容易的转产。

○4单位能耗低

○5自动化水平

○6使用寿命

○7单位生产能力投资额

○8环保水平

4.陶瓷烧成阶段发生的变化

陶瓷制品在烧成过程中发生的变化大致可划分为以下5个阶段：

○1常温至200℃；残余物化结合水的排除残。

○2200℃至出现液相的温度；化学结合水排除、有机物氧化、碳酸盐分解、晶型转变（βSiO2→αSiO2）等。

○3出现液相温度至烧成温度及保温；

液相产生、固相逐渐溶解于液相中、新结晶物质的形成3Al2O3·2 SiO2→3Al2O3·2 SiO2+4 SiO2、坯体烧结、重结晶、气氛与坯体物料间的反应等。○4烧成温度至液相凝固温度；某些物理化学变化的延续、液相粘度增大、析晶。○5液相凝固温度至常温。液相过冷凝固、晶型转变。

5. 陶瓷烧成制度的基本工艺要求：

为了保证陶瓷产品的品质而不产生废品，陶瓷烧成时应满足以下三点工艺要求：

1.各阶段应有一定的升温或降温速度，不得超过，以免坯体内外温差过大而形成破坏应力，同时还应考虑到该阶段中所进行的物理化学变化所需要的时间。

2.在适宜的烧成温度下应有一定的保温时间，以使坯体内外温度趋于一致，保证坯体内外充分烧结和釉面成熟平整。

3.在某些阶段应保持一定的气氛，以保证坯体中某些物理化学过程的进行。有机物氧化阶段应当保持氧化气氛；在烧成某些日用陶瓷、电瓷时，当坯体内有机物氧化完毕后，应保持还原气氛，以使坯体中所含氧化高铁还原成氧化低铁，并使硫酸盐分解。

9.隧道窑的特点？

（1）生产效率高，产量大；

（2）热效率高；

（3）热工制度稳定；

（4）机械化、自动化程度高；

（5）缺点是一次性投资大。

10.隧道窑分为预热带、烧成带和冷却带。一般按结构，将有燃烧室部分分为烧6.按工作方式陶瓷窑炉可分为连续式和间歇式，连续式的代表窑型有隧道窑、辊道窑，间歇式的代表窑型是梭式窑。

7. 现代陶瓷窑炉的代表窑型有现代隧道窑、现代辊道窑、梭式窑。

8. 现代陶瓷窑炉的特点？

（1）1.结构：断面结构为扁缝形，多采用吊平顶；

（2）2.筑炉材料：轻质、高强、耐火隔热材料；

（3）3.燃料：清洁能源—气体燃料、轻柴油；

（4）4.高速调温烧嘴；

（5）5.快速烧成；

（6）6.计算机自动控制；

（7）7.可模块式装配。

成带，前部为预热带，后部为冷却带。

35.烧还原气氛时，烧成带的气氛如何控制？

烧还原气氛时，在其之前的要控制为氧化气氛，然后才是重还原、轻还原的气氛。氧化气氛与还原气氛之间用氧化气氛幕（简称：气氛幕）来分隔。前一段氧化气氛的作用是：坯体进入还原气氛前，将坯体中的有机物完全烧烬与确保坯体中的硫化物和碳酸盐等充分分解，以免烧成后期产生坯泡。所以氧化炉既要有充分的空气烧尽CO，还要维持一定的温度（900～1500℃）。

17.隧道窑的冷却系统包括急冷部分、缓冷部分和快冷部分。

急冷部分是在700℃以上，采用急冷气幕，传统上采用冷空气或温度较低的热空气，自窑顶和两侧窑墙喷入，现代隧道窑则设置很多在垂直和水平方向交错布置的喷嘴；

快冷部分是在400℃以下、靠近隧道窑出口端的地方，鼓入一定量的冷空气使产品快速冷却；

缓冷部分不用冷空气鼓入，而是抽出窑内热空气，使急冷部分和快冷部分的空气流过来，达到缓冷的作用。

19.隧道窑断面上下温差产生的原因有哪些？对制品烧成有什么影响？可采取哪些措施减小隧道窑断面上下温差？

隧道窑断面上下温差产生的原因：

（1）几何压头使热空气上浮；

（2）窑车耐火材料吸收大量热量，降低下部温度；

（3）窑车下漏入冷空气，降低下部温度；

对制品烧成的影响是延长烧成时间，严重的会影响产品质量。

减小隧道窑预热带断面上下温差的措施：

（1）降低窑的断面高度，减小几何压头；

（2）采用轻型窑车，减小窑车蓄热；

（3）加强窑车密封，减小窑车下漏入冷空气量；

（4）设置搅拌气幕，减小上下温差；

（5）在预热带末端设置调温烧嘴，提高下部温度。

23.辊道窑中对辊子有哪些要求？

辊子是辊道窑的关键部件之一。辊子在辊道窑内高温下动态工作，要承受着高温与荷载的双重作用。因此辊子必须具有

（1）均匀较小的膨胀系数

（2）足够高的高温荷重强度与较小的高温蠕变性；

（3）较高的硬度；

（4）良好的耐热震性；

（5）外形尺寸准确。

只有这样才能使辊子在高温下连续工作时，在自重和荷重作用下其变形最小，以防因此而引起的制品跑偏事故。

24.辊道窑所用辊子的材质有哪几种？各材质用于哪个部位？

两种：一是瓷质，主要用于高温段；

二是金属质，主要用于预热带和冷却带的低温段。

11.现代隧道窑的窑顶多采用平顶，很少采用拱顶。

12.窑车与窑墙之间的密封是由曲折密封和砂封装置构成的。

13.隧道窑的工作系统包括燃烧系统、排烟系统和冷却通风系统。

14.排烟系统是由排烟口、支烟道、总烟道、风机和烟囱构成的。

15.排烟口的位置位于预热带窑墙上，在窑墙下部、靠近窑车面上，其目的是加大下部烟气流速，并将上部烟气向下吸引，减小断面的上下温差。

16.排烟口的布置有分散布置和集中布置（小分散布置）两种方式，分散布置的目的是通过调节个排烟口排除的烟气量（通过调节排烟口闸板开度大小），控制制品在预热带的升温速度；集中布置（小分散布置）时，还需在预热带末端安装调温烧嘴，以便于制品在预热带的升温速度。

18.封闭气幕的作用：现代隧道窑不设窑门，而是在隧道窑的窑顶及两侧窑墙上喷射出多股气流形成气体幕帘，既是封闭气幕。其作用是将窑内与环境分隔开来，减少漏入的冷空气量。

20.辊道窑的特点？

（1）快速烧成；

（2）高效、节能，热效率可达80%以上；

（3）适合烧制墙地砖类、日用陶瓷等小件产品；

（4）自动化程度高；

（5）不适合大件产品。

21.辊道窑内空间由辊道平面分为上下两个部分，辊道以上的通道称为工作通道，辊道以下的部分称为辊下通道。

22.辊道窑的窑顶普遍采用空间利用率较高的吊平顶结构。

25.辊道窑燃烧系统的烧嘴如何布置？

辊道窑的燃烧系统一般由若干个烧嘴群组成，

预热带的高速调温烧嘴或脉冲烧嘴都设置在两个侧墙上，在辊道面的上、下交错布置，且间距较大；

烧成带的烧嘴布置在两个侧墙的辊道面上、下，烧嘴呈垂直、水平的交错排列，且布置较密。

26.为什么辊道窑具有快速烧成的特点？

（1）辊道窑断面上、下温差小，制品均匀升温；

（2）烧成带的烧嘴在辊道面上、下布置，上、下两面同时加热。

27.梭式窑属于“间歇式”或“半连续式”窑型。

28.梭式窑的特点？

（1）具有现代陶瓷窑炉的特点；

（2）热工制度灵活，适合多品种、小批量产品生产；

（3）采用轻质、蓄热小的筑炉材料，先进的自动控制技术和计算机程序控制，可实现热工制度稳定；

（4）一次性投资小；

（5）余热利用有难度。

29.现代梭式窑的燃烧系统如何设置？

现代梭式窑大多采用高速调温烧嘴或脉冲烧嘴。

现代梭式窑的燃烧系统布置：

在窑体高度方向上，设置在偏上部位；

在水平方向上，交错布置。

30.影响耐火材料热稳定性的因素有哪些？

（1）产生热应力的因素：膨胀系数，膨胀系数大，产生的应力大，材料的热稳定性差；导热系数，导热系数大，温差小，产生的应力小，材料的热稳定性好。（2）缓冲热应力的因素：弹性模量是决定缓冲应力的主要因素，弹性模量小，材料的弹性好，缓冲应力的能力大。

（3）抵抗热应力的因素：材料具有较高的抗张强度和抗剪切强度，则有较好的热稳定性。

31.陶瓷材料烧成过程的热工制度有温度制度、气氛制度和压力制度，其中压力制度是温度制度和气氛制度的保证。

32.预热带温度控制是控制窑头、预热带中部（约500℃）及预热带末端（900℃）等处的温度稳定。

33.如何控制预热带各部分温度？

（1）用各排烟口闸板开度控制预热带各部分温度：

如果预热带末端支烟道闸板的开度过大，大量高温废气就会被过早地排出，使窑头温度过低，同时因该处负压过大，造成窑头吸人的冷风过多；

如果预热带末端的支烟道闸板不开，便会有大量热烟气涌向窑头，使窑头温度过高。

（2）预热带温度通过高速调温烧嘴或脉冲烧嘴可实现更精确的控制，控制手段是调节与控制各个烧嘴喷出的热气流温度。

34.烧成带温度控制包括哪些项目？如何控制？

烧成带温度控制主要是控制实际燃烧温度和最高温度点。

（1）实际的火焰温度一般应高于制品烧成温度50～100℃。

火焰温度的控制是通过调节燃料量以及它与助燃空气量的配比来实现：单位时间内燃烧的燃料多而且空气配比又恰当，则火焰温度高。

（2）最高温度点位置的控制：一般控制在最末一、二对烧嘴之间。（最高温度点前移会使保温时间过长，这样易使制品过烧变形；反之，则保温不足形成欠烧。）还原气氛时，烧成带还要控制气氛的转变温度，由氧化气氛转变为还原气氛的温度一般约为

1050℃（具体温度需要通过工艺实验来确定）。

36.陶瓷干燥器有哪几类？

坯体干燥：连续式：隧道式干燥器，传送带式（链式）干燥器

间歇式：室式干燥器

泥浆干燥器：喷雾干燥器

37.喷雾干燥器的特点

（1）简化工序；

（2）生产效率高；

（3）易于控制水分，且水分均匀；

（4）料粉颗粒呈球形，流动性好，易填充模具；

（5）自动化生产。