隧道窑烧成制度的制定与控制

隧道窑烧成制度的制定与控制

文/剑事

隧道窑是现代化大型热工窑炉，系连续生产。由于隧道窑具有优质的，高产的，低耗，易于实现机械化，自动化等优点，故广泛用于陶瓷结合剂磨具的制造和大批量树脂砂轮切割片和钹形砂轮的制造。国内较大的陶瓷砂轮企业很早就使用了隧道窑，当然也有很多烧制工具油石的企业也很早就引用了隧道窑来生产产品，从而达到高产，降低成本的同时，也达到了低耗能，产品质量优的目的，比如山东莒南大店的工具油石生产很多采用隧道窑，从七八年就开始大量出口磨具产品，在国际市场上占有一定的稳定份额。近些年生产量较大的树脂切割片和钹形砂轮生产企业也采用了隧道窑烧制产品，满足了客户大量的需求的同时，取得了极大的经济效益，比如河北双羊产品需求量很大，很早就自建隧道窑生产树脂磨具。很多外资磨具企业还用传统的干燥箱生产，与之相比各有千秋（这一点陶瓷磨具与树脂磨具生产企业都存在，这跟建高质量高规格的隧道窑成本高也有关系，低质量隧道窑不如不用，不然事得其反，如果能掌握隧道窑的操作技术，又有技术能力和财力建造高水准的隧道窑，那就不用多说了，事实是现在国内建的隧道窑技术水平低，操作经验上又少，频繁出现质量问题也在所难免）。

国内原有的国企大多不存在了，更多的小规模私人企业发展壮大，与原有的国企最大的优势是市场自由化程度高生产经营灵活性高，但与之相比不足之处是（仅为个人见解）：

1.原国企的生产比较正规，有很多高学历的高级技术人才，有的是高学历加操作经验丰富，多年在一个车间一道工序上操作实践，工艺操作资料、配方资料都是经过多次严格合理的实验调整得来的，比较稳定；原国企有清华北大的学生很正常，他们在为磨料磨具行业发挥作用的同时，也在自已大学所学专业领域里不断出成绩；由于技术力量不足，很多金刚石和CBN生产企业的技术配方还相当原始，有些私企生产的产品质量总是调整，总也不稳定，本人查阅对比后，发现竟还不如上海一磨具国企七八年的技术配方工艺更为稳定有效；原因就是没有技术力量的支持，不断地进行无依据的简单调整，多年下来还是不稳定；

2.原来国企积累的技术资料较多，比如一国企要搞ISO9000，直观的来说，原来搞的国际质量体系，仅资料表格要大卡车拉，细节的质量管理相当的系统，现在仅是几本就搞定了。资料的积累一是本企业生产积累，也有的是行业内交流而来；还有很多是从国外全面引进的，再经多方人才学习交流消化，最终洋为中用；现在说起金刚石和CBN磨具、涂附磨具来，大家都觉得很普遍，很普通，早些年原国企引进国外的相关技术后，就在国内领先，而且占据相当的地位，现在产品成本相对也低了，但利润却不见得多，竟争更激烈了。但原来的大量资料却对现在的一些企业起了相当大的作用，现在一些私企明显感到理论知识不足，技术资料有限，近几年出版的各种文献大多是参考价值；

3.原来的企业技术资料相当齐全，从化工、物理、硅酸盐、陶瓷、玻璃、轴承、飞机汽车、机床、石材、电子、金属、窑炉行业等等多方面的技术资料，还有人员专门翻译国外的先进技术资料，加之引进消化的国外全面技术，当然投入的成

本也是高的，现在的私有企业很难做到这一点。本人去年到江苏一原国企技术合作时，带了一些原来的翻译资料和硅酸盐行业的技术资料，当时的元老级技术部长翻阅后吃惊地说，现在的日本配方还在沿用这些技术指标，而这些资料在磨料磨具相关教材或资料中是找不到一点影子的。这也是一些企业需要技术顾问的原因，归根结底国内中小企业需要的是理论知识。天天盲目的实践，没有理论指导，很难有突破。

篇幅所限，剑事磨料磨具技术公司在本文中以烧陶瓷磨具的隧道窑为例。当然陶瓷磨具隧道窑也是最复杂的，内部变化大，建造和操作技术要求都很高。

要充分发挥隧道窑的优点，必须有一个先进、科学、实用的烧成制度。隧道窑的烧成制度是根据制品的特性而制定的，主要包括产品的结构、结合剂的性质，窑炉结构，装窑方法，烯料种类等因素。正确制定隧道窑的烧成制度是实现优质、高产、低耗的关键。隧道窑的烧成制度包括温度制度，气氛制度和压力制度三个方面。它们之间有着密切的关系。温度制度和气氛制度是在保证产品质量的前提下而制定的，压力制度则主要是保证温度制度的气氛制度实现的条件。这三个制度又是通过合理的燃烧操作，适宜的推车速度等参数合理的配合而来达到的。

隧道窑一般分为预热，烧成，冷却三带。制品进入隧道窑后，首先经预热带加热，再进入烧成带高温焙烧，然后经冷却降温后出窑。制品在窑内除温度发生变化外，还相应的发生一系列物理—化学变化。它是制定隧道窑烧成制度的理论依据。

磨具在焙烧过程中的物理—化学变化与结合剂的特性，化学成分，磨料特性和矿物组成等因素有关。磨具在窑炉内随着温度和气氛，压力的变化，其磨具内部各种成分也伴随着发生了各种复杂的物理—化学变化。一方面有水分排除，重量，体积，色泽的变化和晶形的物理轮化；另一方面也有原材料中带来的各种盐类，有机物分解和新的体相生产的化学变化，而这些变化又往往是互相交错在一起的，为了说明方便，根据温度情况将它划分为几个阶段。但是应当指出，这些变化并不是截然分开的，而是相互紧密联系的。

当制品进入窑内后，在温度的影响下，首先排除制品在干燥过程中的剩余水分，这些水分一般不大于百分之一。

这些水分在一般来自三个方面：

一是机械结合水，也叫自由水，它是为了便于成型在配混成型料时加入的水分，存在于毛细管中，容易排除，一般在200摄氏度以前即可大部分排除

。

二是吸附水，这部分水分来自物料在空气相对湿度为百分之百时所吸附于物料中的水分，存在于毛细管，微孔，微缝中，这部分水分不太容易排除，因为它的沸点较自由水高，而且它的蒸发排除路线较长又曲折，一般在250摄氏度才能排除。

三是结晶水，它存在于料结构之间，如粘土AL2O3·2SIO2·2H2O，滑石3MgO·3SIO2·2H2O等。这部分水难于排除，一般在500～700摄氏度它才能

以单分子形式分解排除。

500摄氏度～1000摄氏度的化学反应变化极其重要，剑事磨料磨具技术公司仅此部分资料就整理出了87页之多，故在今后用更多的篇幅专门针对性的详细介绍此温度区的变化反应。

在高温下，制品中液相的产生程度与结合剂性能有关，根据结合剂耐火度不同呈部分熔融或全部熔融，并侵蚀磨粒表面，同时，反应能力增加。由于反应能力增强，结合剂将磨粒牢固的粘结在一起，使磨具凉后具有良好的机械强度和硬度。为使高温阶段制品内部的物理化学变化进行更加完善，使制品内部组织结构趋于一致，必须缩小制品内外温差及窑内各部位的温差，升温速度不宜太快，要有适宜的最高烧成温度和一定烧成保温时间。

烧成温度最高温度与保温时间，是根据结合剂的性能和磨具的结构来确定的。一般磨具的烧成温度为1250摄氏度～1350摄氏度，保温时间为4～10小时。同时应考虑装车密度，推车速度等因素。

下面以烧油的隧道窑举例。

烧成带的温度来源于燃烧室燃料的燃烧。燃烧室的数量根据制品的要求而确定。烧成带的温度采用热电偶与光学高温计来测量，对于烧油的隧道窑来说，影响燃烧操作的因素有油质，供油系统，油喷咀的结构，燃煤室的构造和操作技术等。当其他因素固定时则主要利用调节油量，油压，油温，风压和风量等来控制煤成温度。

隧道窑所用油压的大小与喷咀的结构形式，输油管路的装置，油的粘度有关。油压的波动会引起燃烧火焰的不稳定，烧成温度不易控制，所以要求油压稳定。为使油压稳定，需要在油喷咀前设置稳压器。对烧重油的隧道窑来说，通常在窑前设置密闭式油加热品，它起稳定油温的作用又起稳压作用，一定油喷咀处油压控制在0.2～1.5公斤/平方厘米，加热处总油压控制在2～4公斤/平方厘米。

本文转载于《磨料磨具》杂志第16期，参考磨商网链接: