本發(fā)明涉及一種具有降溫控制結(jié)構(gòu)的陶瓷窯爐，屬于陶瓷燒制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到工藝陶瓷燒成過程中對(duì)燒成品質(zhì)有較大影響的過程便是窯爐升溫過程中的溫度與窯爐氣氛的相互匹配關(guān)系。經(jīng)過長(zhǎng)期的實(shí)踐積累，人們對(duì)于陶瓷燒成升溫過程中如何控制窯內(nèi)溫度和氣氛也掌握了豐富經(jīng)驗(yàn)，但是對(duì)于降溫過程的研究并沒有升溫過程那么深入。傳統(tǒng)觀念中，降溫過程中溫度和氣氛并不影響瓷器品質(zhì)，但實(shí)際上隨著現(xiàn)代工藝水平的發(fā)展，研究人員逐漸意識(shí)到降溫中氣氛和溫場(chǎng)的均勻性也是直接影響釉面發(fā)色的因素。這一研究結(jié)果也證明了即便現(xiàn)代化窯爐在進(jìn)行敏感釉面燒成的時(shí)候，成品率不足50％，而良品率更是小于20％。

目前關(guān)閉加熱系統(tǒng)后爐膛內(nèi)自然降溫的過程由于保溫材料的存在會(huì)非常緩慢，為了提高產(chǎn)率，業(yè)內(nèi)普遍采用的降溫手段，即在升溫工藝結(jié)束后將窯門打開一定距離，使冷空氣進(jìn)入窯內(nèi)進(jìn)而達(dá)到快速降低窯溫的目的。通過打開窯門的方法確實(shí)可以快速降低窯內(nèi)溫度，但是初始有效的影響范圍也僅限于爐門開口附近，且降溫的速率是不受操作人員控制的。降溫過程中同時(shí)會(huì)使大量新風(fēng)空氣進(jìn)入窯內(nèi)，而劇烈改變爐門區(qū)域內(nèi)的氣氛組成，導(dǎo)致整體窯內(nèi)氣氛失控且毫無(wú)均勻性可言。從目前常規(guī)窯爐出爐可見，爐門側(cè)的瓷器很少有成品出現(xiàn)，且其它部分的瓷器釉面呈現(xiàn)出陰陽(yáng)面的特點(diǎn)，即釉面兩側(cè)在降溫過程中所處組分偏差極大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出一種具有降溫控制結(jié)構(gòu)的陶瓷窯爐，針對(duì)陶瓷燒成工藝中降溫時(shí)溫度和氣氛不可控，不均勻的問題，對(duì)已有的陶瓷窯爐的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，通過控制熱輻射和氣體對(duì)流，從而保證爐內(nèi)溫度可以滿足預(yù)設(shè)的降溫工藝，在提高陶瓷燒制效率的前提下，有效增加降溫過程中的溫場(chǎng)均勻性。

本發(fā)明提出的具有降溫控制結(jié)構(gòu)的陶瓷窯爐，包括爐膛、窯爐外壁、可升降頂蓋、加熱器、集煙排氣罩、受控進(jìn)氣管道、均熱棚板和開孔通氣棚板；所述的加熱器布置在爐膛的四壁，所述的開孔通氣棚板縱向排列在爐膛中，待燒成坯體置于開孔通氣棚板上；所述的均熱棚板位于最上層待燒成坯體的上方；所述的爐膛的下部設(shè)有受控進(jìn)氣管道，爐膛的上部設(shè)有可升降頂蓋，頂蓋的上方設(shè)有集煙排氣罩。

上述具有降溫控制結(jié)構(gòu)的陶瓷窯爐中，所述的可升降頂蓋為楔形頂蓋，楔形頂蓋蓋在爐膛的上部，也可以為臺(tái)階形頂蓋。

本發(fā)明提出的具有降溫控制結(jié)構(gòu)的陶瓷窯爐，其優(yōu)點(diǎn)是：

1、本發(fā)明的具有降溫控制結(jié)構(gòu)的陶瓷窯爐，通過四周頂部一圈均勻輻射，以及進(jìn)一步安裝的均熱棚板的設(shè)計(jì)，解決了已有技術(shù)存在的爐門開啟降溫過程中，僅爐門開口一側(cè)達(dá)到降溫的條件，而爐內(nèi)其它區(qū)域由于輻射角太小，換熱效率低導(dǎo)致爐膛內(nèi)部溫場(chǎng)極不均勻的問題。

2、本發(fā)明陶瓷窯爐的頂部升降裝置，可以通過程序控制升降高度，從而決定開口大小，通過開口的大小就能有效控制熱輻射強(qiáng)度及氣體對(duì)流的強(qiáng)度。解決了降溫時(shí)爐門開啟過程中完全依靠窯工經(jīng)驗(yàn)的現(xiàn)狀。

3、本發(fā)明的陶瓷窯爐，底部受控進(jìn)氣可以保持穩(wěn)定的自然對(duì)流狀態(tài)及自然對(duì)流過程中換熱量。同時(shí)散熱在爐膛上方，能使?fàn)t膛內(nèi)部產(chǎn)生上冷下熱的溫度場(chǎng)，當(dāng)溫差增加時(shí)，對(duì)流中自然對(duì)流部分無(wú)須控制也會(huì)隨之增加，從而減少溫差，該設(shè)計(jì)整個(gè)溫場(chǎng)具有很強(qiáng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)能力，提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。兩者共同作用促使?fàn)t內(nèi)溫度場(chǎng)趨于均勻。

4、本發(fā)明的陶瓷窯爐，可以通過均熱棚板和開孔通氣棚板的相互組合來實(shí)現(xiàn)分層次降溫過程，實(shí)現(xiàn)同一爐內(nèi)燒制不同性質(zhì)釉料的功能。

5、本發(fā)明的陶瓷窯爐，通過頂部集煙排氣罩的設(shè)計(jì)，可以確保窯工操作過程中不會(huì)受到爐門開合過程中高溫氣體的傷害，極大增加安全性。

因此本發(fā)明提出的具有降溫控制結(jié)構(gòu)的陶瓷窯爐，是對(duì)現(xiàn)有窯爐結(jié)構(gòu)的一次改進(jìn)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和極其廣闊的應(yīng)用前景，能夠有效提高陶瓷生產(chǎn)效率及成品率，為陶瓷燒成工藝增加一個(gè)新的控制手段。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提出的具有降溫控制結(jié)構(gòu)的陶瓷窯爐的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1所示的具有降溫控制結(jié)構(gòu)的陶瓷窯爐中楔形頂蓋開合示意圖，圖2中，(a)為楔形頂蓋處于閉合狀態(tài)，(b)為楔形頂蓋處于開啟狀態(tài)。

圖3為圖1所示的具有降溫控制結(jié)構(gòu)的陶瓷窯爐中臺(tái)階形頂蓋開合示意圖，圖3中，(c)為臺(tái)階形頂蓋處于閉合狀態(tài)，(d)為臺(tái)階形頂蓋處于開啟狀態(tài)。

圖1-圖3中，1是陶瓷燒制區(qū)的爐膛，2是窯爐外壁，3是楔形可升降頂蓋，4是加熱器，5是集煙排氣罩，6是受控進(jìn)氣管道，7是均熱棚板，8是開孔通氣棚板，9是臺(tái)階形可升降頂蓋。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提出的具有降溫控制結(jié)構(gòu)的陶瓷窯爐，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括爐膛1、窯爐外壁2、可升降頂蓋3、加熱器4、集煙排氣罩5、受控進(jìn)氣管道6、均熱棚板7和開孔通氣棚板8上。加熱器4布置在爐膛1的四壁，開孔通氣棚板8縱向排列在爐膛1中，待燒成坯體置于開孔通氣棚板8上。均熱棚板7位于最上層待燒成坯體的上方。爐膛1的下部設(shè)有受控進(jìn)氣管道6，爐膛1的上部設(shè)有可升降頂蓋3，可升降頂蓋3的上方設(shè)有集煙排氣罩5。

上述具有降溫控制結(jié)構(gòu)的陶瓷窯爐中，可升降頂蓋3可以為楔形頂蓋，如圖2中所示，楔形頂蓋蓋在爐膛的上部，其中，圖2(a)為楔形頂蓋處于閉合狀態(tài)，圖2(b)為楔形頂蓋處于開啟狀態(tài)?？缮淀斏w也可以為臺(tái)階形頂蓋，如圖3所示，其中圖3(c)為臺(tái)階形頂蓋處于閉合狀態(tài)，圖3(d)為臺(tái)階形頂蓋處于開啟狀態(tài)。

以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步說明，需要指出的是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)不僅限于所示電窯，同樣可用于傳統(tǒng)的柴窯及氣窯。其升降頂蓋可以由多種搭接形式構(gòu)成，來應(yīng)對(duì)不同降溫條件。一般來說，楔形頂蓋可以滿足更快的散熱，而臺(tái)階型頂蓋可以更加精準(zhǔn)的保持輻射熱通量的一致性。

窯爐正常燒制完成后，保持升降頂蓋3位于關(guān)閉的狀態(tài)，此時(shí)加熱器4繼續(xù)工作，逐步降低爐膛內(nèi)溫度。當(dāng)加熱器4完全關(guān)閉后，緩慢抬升頂蓋，如附圖2或附圖3所示。升降頂蓋3和窯爐外壁2之間形成熱流通道，形成熱輻射。同時(shí)打開底部進(jìn)氣6，以及頂部集煙排氣罩5，形成自下而上的強(qiáng)迫對(duì)流。使得爐內(nèi)溫度保持所需的降溫速率。

隨著爐溫降低，升降頂蓋3還將進(jìn)一步提升，進(jìn)氣端6的進(jìn)氣量也相應(yīng)增加，繼續(xù)維持所需的降溫速率。

通過熱輻射，強(qiáng)迫對(duì)流，自然對(duì)流的共同作用，不但可以使?fàn)t溫按所需工藝受控下降，同時(shí)也可以保持良好的溫場(chǎng)均勻性和氣氛均勻性。

在開啟升降頂蓋3的過程中，也可以保持加熱器4處于開啟狀態(tài)，來彌補(bǔ)散熱量受外環(huán)境影響的干擾條件。

通過均熱棚板7和開孔通氣棚板8的組合使用來控制所需的溫場(chǎng)及氣氛均勻性。一般來說，均熱棚板7位于最上層，使得對(duì)外輻射面溫度一致；開孔通氣棚板8位于其它層，保證內(nèi)部自然對(duì)流的通路。

本發(fā)明的窯爐設(shè)計(jì)為頂蓋升降開合方式，當(dāng)頂蓋完全高于爐頂后，可以旋開進(jìn)行裝料和出料的工作。并且頂蓋升降系統(tǒng)通過電機(jī)絲杠的組合或其它方式來進(jìn)行升降高度的控制。爐膛底部設(shè)計(jì)有進(jìn)氣裝置(例如自吸閥門，風(fēng)機(jī)，氣源等)，并且該進(jìn)氣裝置受控，能夠按要求調(diào)節(jié)進(jìn)氣量大小。窯爐上方設(shè)計(jì)有外置的集煙排氣罩，可以將高溫氣體導(dǎo)入排氣管路。

正常燒制時(shí)，升降頂蓋處于閉合狀態(tài)，按正常燒制工藝進(jìn)行。當(dāng)陶瓷窯爐進(jìn)入降溫工藝時(shí)，首先通過控制加熱器功率的方式維持降溫速度，直至加熱器逐步關(guān)閉。由于上文所述，窯爐繼續(xù)自然降溫速度會(huì)逐漸減慢。此時(shí)通過驅(qū)動(dòng)裝置逐步抬高頂蓋，使頂蓋和窯爐頂層之間產(chǎn)生一定的間隙。由于爐內(nèi)溫度較高，會(huì)通過該間隙對(duì)外產(chǎn)生熱輻射。于此同時(shí)，底部的進(jìn)氣也會(huì)打開，增加爐內(nèi)對(duì)流換熱能力。隨著爐膛溫度不斷下降，輻射強(qiáng)度和自然對(duì)流強(qiáng)度都會(huì)下降，尤其是輻射強(qiáng)度是和溫度的四次方成正比，所以需要更多的換熱通道來維持降溫速率。通過不斷提高爐頂蓋位置來形成更大的輻射換熱面積，并且逐步增加進(jìn)氣流量，提高對(duì)流換熱強(qiáng)度。此兩者相互作用便能有效地按工藝降低爐膛溫度。

在進(jìn)一步的設(shè)計(jì)中，爐內(nèi)碳化硅棚板設(shè)置也能影響到爐膛溫場(chǎng)的均勻性。碳化硅棚板分為均熱板和開孔通氣板，均熱板利用碳化硅的高熱導(dǎo)率使整個(gè)輻射面保持溫度一致，而開孔通氣棚板則可使?fàn)t內(nèi)氣氛充分對(duì)流，增加內(nèi)腔之間的溫度均勻性。

當(dāng)開啟爐頂蓋的過程中，集煙排氣罩排風(fēng)也會(huì)開啟。特別是高溫階段，出氣溫度較高，排風(fēng)能夠大量吸入附近環(huán)境的低溫空氣進(jìn)行混合，保證流道內(nèi)部溫度安全，同時(shí)也保證操作窯工等人員的安全。