高新产品渗浸陶瓷活塞环
来源:中国陶瓷网     频道:陶瓷  发布时间:2008-02-12
在陶瓷行业生产中,因其产品的不同所采用的工艺技术及装备有所不同。陶瓷原料制备可分为湿法制备、干法制备;成形可分为注浆成形、可塑挤压成形和半干压成形。对于卫生陶瓷和高压电瓷这类注浆成形、可塑挤压成形的大件产品,干燥属于生产环节中特别重要的一环。在我国传统干燥环节中主要选用的设备为:隧道式干燥器、辊道式干燥器、室内干燥器和吊栏式干燥器,这些干燥设备在干燥过程中均采用连续供热和排湿。传统干燥设备由于热风与产品热交换时间短即排出,造成产品干燥能耗高、干燥周期长、干燥不均,最终导致产品局部收缩不均而开裂。尤其是对卫生陶瓷和高压电瓷这类干燥周期特别长的大件产品。造成干燥开裂现象尤为严重。随着陶瓷技术装备的发展,近年来国外推出了少空气快速干燥器,我国一些卫生陶瓷生产企业引进该设备并已取得了较好的效果,咸阳陶瓷研究设计院也开始研究开发少空气快速干燥设备,并取得了阶段性成果。该设备大大降低了干燥能耗和干燥周期,提高了产品的干燥合格率。
  1 设备适应范围和干燥原理

1.1适用范围

  少空气快速干燥器主要适用于卫生陶瓷、电瓷和日用陶瓷等可塑和注浆成形产品坯体的干燥。该设备不受单件产品尺寸大小的限制,对于坯体厚度在10~40mm,水分含量在20%以下的产品都适用,干燥后坯体水分可降至0.4~1%。少空气快速干燥最大的特点是能耗低,干燥周期短,坯体干燥十分均匀,不会因干燥不均而造成坯体开裂等现象。

  少空气快速干燥器的热源配置有热风发生系统,其采用的燃料为柴油、石油、煤气和天然气。整个干燥系统运作采用全自动控制。

  1.2干燥原理

  生坯内含水有3种:①化学结合水,是坯料物质结构的一部分;②吸附水,是坯料颗粒所构成的毛细管中吸附的水分;③游离水,游离于坯料颗粒间,基本符合水的一般物理性质。

  生坯干燥时游离水极易排出,随着周围环境温度和湿度的不同,吸附水有一部分在干燥过程中排出,干燥后生坯吸附水的含量取决于坯料的组成和环境条件。

  在干燥过程中生坯水分扩散到周围介质中的为外扩散;另一方面由坯体内部水分转移到表面的为内扩散,内扩散是传质过程,需要吸收能量。干燥过程可分为:预热阶段、等速恒温干燥阶段和降速干燥阶段,最终达到干燥效果。

  在干燥过程开始时,生坯的温度约等于存放环境的温度;当得到的热量大于汽化所需的热量时,生坯温度开始上升;当得到的热量与汽化热量相等时其时间很短,坯体体积基本没有变化,升温速度可加快。

  当得到的热量与汽化热量相平衡时进入等速干燥阶段,在此阶段生坯水分不断从坯体表面的连续水膜蒸发,内部水发不断补充,内扩散与外扩散速度相等,吸收的热量都供蒸发,干燥速度保持不变。当等速干燥一段时间,随着坯体含水率降低,颗粒在水的表面张力作用下被除数拉紧,生坯开始逐渐收缩,在此阶段需控制干燥均匀和一定湿度。

  随着干燥坯体含水率的降低,坯体失去外表面的水膜,毛细管直径变小,内扩散阻力增大,而外扩散因此受到制约,蒸发面主要转移到坯体的内部。此时等速干燥阶段转向降速干燥阶段,也是最易造成坯体干燥开裂的阶段,必须严格控制干燥速度,最终达到所需求的坯体含水率。

  影响坯体干燥速度有两方面原因:其一是内扩散减少干燥收缩,加速内扩散,生坯温度是内扩散的重要外因。温度升高,水的蒸发速度加快,毛细管表面水的张力降低,可提高内扩散速度,当温度梯度与湿度梯度方向一致时会加快内扩散速度,向坯体游离水直接提供热量比自外向内传导热量能更有力地加速内扩散;其二是外扩散,影响外扩散的主要因素有气体介质,生坯表面蒸汽压力,气体介质的流速和角度,坯体表面粘滞膜的厚度、能量的供给方式等。

  传统生坯干燥方法是靠气体带来热量,带走水汽,其热利用率低,干燥周期长,在干燥过程中生坯易产生缺陷。目前国内外根据可塑成形和注浆成形坯体的特点、基本干燥原理、干燥中普遍存在的问题等多种因素,开发研制出一种新型的干燥设备,即少空气快速干燥器。该设备虽然同样按照坯体干燥特性及规律,但是克服了传统干燥设备所存在的不利于干燥的因素,充分利用了能源,使干燥速度加快,能耗大幅度降低,使其更具科学性和合理性。

  少空气快速干燥器的工作原理为:由热风发生系统产生的热风与干燥室内形成闭路循环系统,在整个干燥过程中不断地对循环热空气加温,保持干燥室内的温度和湿度,在热循环过程中坯体内水分不断蒸发到循环的热空气中,达到干燥目的。在干燥过程中绝大部分时间干燥器内保持高温、高湿状态。根据干燥制度要求,坯体干燥进行到一定时间后,首先采取保温排湿,其次停止燃烧器的燃烧供热,开始冷却。在整个升温、保温过程中只有在助燃时供入少量空气供燃烧器助燃,再没有室外空气进入干燥室内。所以少空气快速干燥原理就在于干燥过程采用将极少空气供往干燥室在高温、高湿的状态下对坯体进行干燥,可做到热损耗少,节能,能快速干燥坯体,并提高产品合格率。

  2 干燥设备的研制

  2.1干燥设备组成

  少空气快速干燥器由以下9部分组成:⑴保温密封箱体;⑵支承及骨架;⑶分风器;⑷热风发生系统;⑸热风循环系统;⑹排湿冷却系统;⑺监测执行系统;⑻自动控制系统;⑼干燥车。

  因所干燥的产品不同,各部分的配置与干燥室的容积应根据用户的要求进行设置。

  2.2干燥工艺流程

  坯体装车入室→关闭干燥室门→各控制钮复位→启动主风机与冷却系统→启动助燃风系统→启动循环风系统→关闭冷却及排湿系统闸门→升温阶段→保温、保湿阶段→保温、排湿阶段→保持燃烧并逐渐降温→停燃、降温阶段→干燥完成、坯体出室。

  在干燥各阶段运行过程中实现全自动控制,各阶段设置要根据所干燥坯体的工艺技术要求,确定相应的干燥曲线和控制程序即或完成相关的干燥全过程。

  2.3干燥器主要技术参数与指标

  1)干燥器容积257.1m3;

  2)体积10.35m×10.35m×2.4m;

  3)室内容车数(卫生陶瓷)45辆;

  4)每次干燥数量(卫生陶瓷自然件)2500件;

  5)坯体进干燥室含水率12%~18%;

  6)坯体出干燥室含水率0.4%~1%;

  7)干燥周期(卫生陶瓷)5~7h;

  8)热耗400~500kcal/kg.水;

  9)干燥合格率≥98%;

  10)适用燃料:柴油、石油液化汽、天然气和煤气等燃料;

  11)设备装机容量:32kw。

  3 市场前景与发展方向

  我国是陶瓷生产大国,且陶瓷生产是一个能耗较高、具有一定污染性、作业环境较差的行业。陶瓷行业在今后一段时间,主要的任务是节能降耗,提高产品档次,更新传统能耗高、效率低的装备,调整燃料结构、降低环境污染、改善作业环境,提高企业的整体技术及装备水平和参与国内外市场竞争的能力。因此,少空气快速干燥器的研究开发成功,对于我国卫生陶瓷和高压电瓷类大件注浆和可塑性成形高含水率产品的干燥是一次革命。该设备以其优越的节能、干燥快速和干燥合格率高的优势将逐步取代传统的干燥设备,应用推广前景十分看好。

  为了适应不同规模和不同产品生产企业的需求,该设备还需开发各种型号和规格的产品,形成产品系列化,使之应用范围更宽,不仅适用于间隙式干燥,也要逐步适用于连续式干燥,向多品种、系列化、连续化方向发展。

信息来源:中国陶瓷网



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