陶瓷窑炉的构造及原理
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用耐火材料砌成的用以煅烧物料或烧成制品的设备。
其种类甚多:
按煅烧物料品种可分为陶瓷用窑炉、水泥窑、玻璃窑、搪瓷窑等。前者按操作方法可分为连续窑(隧道窑)、半连续窑和间歇窑。
按热原可分为火焰窑和电热窑。
按热源面向坯体状况可分为明焰窑、隔焰窑和半隔焰窑。
按坯体运载工具可分为有窑车窑、推板窑、辊底窑(辊道窑)、输送带窑,步进梁式窑和气垫窑等。
按通道数目可分为单通道窑、双通道窑和多通道窑。
一般大型窑炉燃料多为重油,轻柴油或煤气、天然气。
窑炉通常由窑室、燃烧设备、通风设备,输送设备等四部分组成。
电窑多半以电炉丝、硅碳棒或二硅化钼作为发热元件。其结构较为简单,操作方便。
此外,还有多种气氛窑等。
窑炉结构是否合理,选型是否正确,直接关系到产品的质量,产量和能量消耗的高低等,是陶瓷生产中的关键设备。
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气窑的话接气之类的比较麻烦,最关键是它必须留热风出口,温度控制精度也没有电炉好。气炉适合于那种大型的连续生产的流水生产线。
电炉一般较小适合于小批量生产或实验室用。
陶瓷窑炉烧成技术是我国的传统文化重要的组成部分。
陶瓷烧成窑分类如下:
(一)隧道窑
隧道窑因其产量高,燃耗低,劳动条件好,易机械化、自动化,是目前陶瓷及耐火材料工业应用较多的现代化窑炉。
隧道窑的窑顶用耐火砖砌筑,或用耐火浇注料预制块砌筑。窑底则由多台窑车组成。窑车沿固定的导轨移动。料坯放在窑车上由窑头推入窑内,经过预热、烧成和冷却,最后从窑尾出窑而获得成品。
(二)倒焰窑
倒焰窑是陶瓷工业目前常用的一种火焰窑炉,亦是烧制耐火制品的热工设备。因为火焰在窑内是自窑顶倒向窑底的,所以叫倒焰窑。
倒焰窑为间歇操作。其容积随生产的需要和工艺条件而变化,容量小的只有几立方米,大的可达200?300立方米。其外形可以分为圆窑和方窑两种。圆窑窑内上下温差较小,约20℃左右,上下温度分布比较均匀,目前使用较多。窑的烧成制度、亦随烧成制品的材质而变动。
(三)梭式窑
梭式窑是一种窑车式的倒焰窑,其结构与传统的矩形倒焰窑基本相似。
梭式窑烧嘴安设在两侧窑墙上,窑底用耐火材料砌筑在窑车钢架结构上,即窑底吸火孔、支烟道设于窑车上,并使窑墙下部的烟道和窑车上的支烟道相连接;窑车在窑室底部轨道移动,窑车数视窑的容积而定;窑车之间及窑车与窑墙之间设有曲封和砂封。
横穴窑,焙烧陶器的窑炉类型之一,流行于新时期时代。横穴窑是在生土层中掏挖修制而成,由火膛、火道、火眼、窑室等部分组成,火膛位于窑室的一侧,比窑室略低。烧窑时,火焰由火膛进入火道,然后经火眼进入窑室,上升流经坯件,最后烟从窑室顶部的排烟孔排出窑外。横穴窑升温较快,但不易控制烧成温度和烧成气氛,商周时期已基本不见。
竖穴窑,常见于各地新石器时代遗址。窑建在地下,火膛为小口广底的袋形坑,其上为窑室,窑室的出口开在地面。火膛与窑室之间有数条火道,火焰经火道直接升入窑室。竖穴窑比横穴窑有所进步,可将烧成温度提高一些,但也不易控制烧成温度和烧成气氛,燃烧利用率较低,伺候逐渐被馒头窑取代。
馒头窑,亦名“圆窑”,是古代焙烧陶瓷的主要窑型之一,常见于北方各地,至迟在商周时期就已出现具有馒头窑特点的窑炉。因火膛和窑室合为一个馒头形的空间,故称“馒头窑”。馒头窑由火膛、窑室、烟囱三大部分组成,火焰由火膛升向窑室的顶部,然后在倒向后半部分的窑床,经后面窑壁底部的排烟口从烟囱排出。馒头窑容易控制烧成温度,保温性好,适用于焙烧坯体较厚、高温下釉粘度较大的瓷器。北方著名的耀州窑、定窑、钧窑、磁州窑、临汝窑等均采用这种窑炉焙烧瓷器。
龙窑亦称“长窑”、是我国南方地区比较常见的窑炉类型,最早出现在商代。龙窑一般依山而建,形体狭长,当窑火点燃时,远望似一条俯冲的火龙,故称龙窑。龙按结构分为窑头、窑室、窑尾三段。窑头为火膛,用来点火;窑室放置待烧的器物;窑尾为出烟口。窑的两侧筑有窑墙,墙中开窑门,用来装窑、出窑。窑的两侧各开有一排柴孔,用来分段添加燃料。烧窑时,先在窑头点火烧窑,待第一排柴孔下 的坯体接近烧熟时,窑头停止烧火,改投柴孔投柴烧窑。由此逐渐往上烧烧到窑尾结束。龙窑建筑方便、装烧量大,升温降温迅速,易维持还原气氛,适宜烧造青瓷。
阶级窑,又名“阶梯要”。窑建在坡度平缓的山坡上,由若干相对独立的要串联成整体。从第二窑起,每个窑的水平面均高出前面的窑,此女工程层层台阶,故名。火焰从要扣升向窑顶部,然后倒向窑室后半不错分窑床,再经后面窑壁底部排烟口进入第二窑,对后面各窑起到了预热作用。从第二窑开始,燃料从没柴孔投入火膛。各窑由前至后依次焙烧,原理相同。阶级窑出现于明代,既有龙窑烧量大的长处,又有馒头窑易控制的优点,适合烧制德化白瓷等氧化钾含量高、釉在高温下粘度大的瓷器。
葫芦窑,由窑门、火膛、前室、后室烟囱等部分组成。窑室比馒头窑长,前大后小,腰部内折,将窑室分为前后两室,窑壁两侧各设一排投柴孔。葫芦窑是由龙窑发展而来的,适合于烧制氧化钾含量较高、釉粘度大的瓷器。至明末清初,后室比例缩小进而消失,逐渐发展成了蛋形窑。
蛋形窑,形似覆盖的半个蛋,故名。由火膛、窑室、烟囱三大部分组成。窑床前低后高,窑室前大后小,呈长椭圆形。蛋形窑结构合理,设计科学,造价低廉,装烧量大,适合多种坯釉的烧制,同时它以柴作燃料,烧成时间短,产品质量好,成为清代景德镇地区焙烧瓷器的主要窑型~