如果陶瓷行业也划分(fen)阶层的话,那么特种陶瓷(ci)毫无疑(yi)问(wen)会被划归为“精英阶层”,因为(wei)它品(pin)位高(电、热、磁、机械性能优(you)异)、身(shen)(shen)价贵(采用微纳米级(ji)别粉(fen)体和高技术(shu)窑炉)、出(chu)入场所高档(应(ying)用于航(hang)天、卫星、能源、汽车、手机等(deng)领域),是(shi)典(dian)型(xing)的“高富帅”嘛(ma)!绝大多数特种(zhong)陶瓷出(chu)身(shen)(shen)于微纳米级(ji)别粉(fen)体,而这(zhei)些粉(fen)体本(ben)身(shen)(shen)就价值不菲。另外,他(ta)们(men)还要(yao)(yao)通过“浴火(huo)(huo)重生(sheng)”的方式涅(nie)槃成为(wei)“高富帅”。在这(zhei)里,“浴火(huo)(huo)”对温(wen)度、气氛等(deng)条件的要(yao)(yao)求(qiu)非常(chang)高,传统的火(huo)(huo)焰窑炉已经不能满足这(zhei)种(zhong)需求(qiu),必(bi)须(xu)采用高技术(shu)电热窑炉。
与火焰(yan)式窑炉相比,电(dian)热窑炉优点(dian)如(ru)下:1、通过电热(re)体发热(re),热(re)效(xiao)率高;2、控温精度高(gao),一般能达到±(5~10)℃,因而(er)烧制的产品质量高;3、能够通入人工(gong)气氛或(huo)抽(chou)真空;4、没有烟气污染(ran),不会因炉灰损(sun)坏炉衬;5、操作(zuo)简(jian)单、环境清(qing)洁、劳动条件(jian)好。而电(dian)热窑炉的缺点是:附属电(dian)气设(she)备(bei)复杂,购(gou)置成(cheng)本(ben)和维护(hu)成(cheng)本(ben)较高,且有些电(dian)热元件(jian)需要在一定保护(hu)气氛下才能使(shi)用。
电热(re)窑炉(lu)“五大家族”
按照电(dian)(dian)能转变为热能的(de)方式,可将(jiang)电(dian)(dian)热窑炉(lu)分为电(dian)(dian)阻(zu)窑炉(lu)、电(dian)(dian)磁感应加热炉(lu)、电(dian)(dian)弧炉(lu)、电(dian)(dian)子(zi)束(shu)炉(lu)及等离子(zi)体炉(lu)等(deng)。以(yi)上窑炉的(de)工作(zuo)原理及结构见表1。
表1 电(dian)热窑(yao)炉分类
电阻窑炉“小家庭(ting)”
电(dian)阻窑(yao)炉(lu)是电(dian)热窑(yao)炉(lu)“五大家族”中(zhong)应用最为广泛的一支(zhi),在特种陶(tao)瓷(ci)制备行业里不(bu)可(ke)或(huo)缺。为满足不(bu)同特种陶(tao)瓷的(de)研(yan)发、应用需求,电阻窑炉(lu)“家(jia)族”又(you)分为三(san)类“小家庭”。第一(yi)类(lei)是(shi)间歇式电(dian)阻炉,一般用于(yu)实验室(shi)规模,适合于(yu)高(gao)性能、小(xiao)批量、多品种产品,如表(biao)2中的箱式(shi)炉、管(guan)式(shi)炉;第二类是半(ban)连续式(shi)电阻(zu)炉,可在(zai)炉外(wai)交替完成坯体的装卸(xie),效(xiao)率(lv)比间歇式(shi)电阻(zu)炉高,如表3中的(de)(de)钟罩炉、电热梭式(shi)窑,在一些中、小(xiao)型陶瓷厂中仍有(you)应用;第三类是(shi)连续(xu)(xu)式(shi)电阻(zu)炉,具有(you)大(da)批量(liang)生(sheng)产和(he)连续(xu)(xu)操作的(de)(de)优(you)势,生(sheng)产效(xiao)率(lv)最高(gao),如(ru)表4中的(de)电(dian)(dian)(dian)热(re)(re)隧道(dao)窑(yao)、电(dian)(dian)(dian)热(re)(re)辊(gun)道(dao)窑(yao)和电(dian)(dian)(dian)热(re)(re)推(tui)(tui)板窑(yao),这三种窑(yao)炉的(de)主(zhu)要(yao)区别在于(yu)装(zhuang)载(zai)坯(pi)体(ti)的(de)运(yun)载(zai)工(gong)具不同(tong):电(dian)(dian)(dian)热(re)(re)隧道(dao)窑(yao)采用窑(yao)车装(zhuang)载(zai)坯(pi)体(ti),电(dian)(dian)(dian)热(re)(re)辊(gun)道(dao)窑(yao)采用辊(gun)子(zi)驱(qu)动(dong)的(de)耐火(huo)板承载(zai)坯(pi)体(ti),而电(dian)(dian)(dian)热(re)(re)推(tui)(tui)板窑(yao)采用顶(ding)推(tui)(tui)机构驱(qu)动(dong)的(de)耐火(huo)板承载(zai)坯(pi)体(ti)。
表2 间歇式电阻(zu)炉
表3 半连续式电(dian)阻(zu)炉
表(biao)4 连续(xu)式电阻炉
电(dian)阻窑炉的(de)核心部件是(shi)电(dian)热体(ti),其形(xing)状(zhuang)包括(kuo)丝、带(dai)、棒、管等,材质需根据(ju)具(ju)体(ti)工(gong)艺和使(shi)用温度来选(xuan)择。常(chang)用电(dian)热体(ti)材料见表5。
表5 电热体(ti)材质与最高使(shi)用温度(du)
特种陶(tao)瓷的(de)电(dian)热(re)窑炉选型(xing)
针对某(mou)类特(te)种陶瓷开(kai)展电(dian)热(re)窑炉选型,首(shou)先根据陶瓷特(te)性(xing)和烧结目标选择合(he)适的(de)电(dian)热(re)窑炉类型(“五大家(jia)族”或其它(ta)类型电(dian)(dian)热窑炉(lu)(lu));如果选(xuan)择(ze)(ze)的(de)(de)是电(dian)(dian)阻窑炉(lu)(lu),再根(gen)据陶(tao)瓷烧结温度和气氛选(xuan)择(ze)(ze)合适的(de)(de)电(dian)(dian)热体,最后根(gen)据实际(ji)应(ying)用需求选(xuan)择(ze)(ze)具体的(de)(de)电(dian)(dian)阻窑炉(lu)(lu)型号。
注:文中的(de)(de)未备(bei)注来(lai)源的(de)(de)图片和数据(ju)来(lai)源于《无机非金(jin)属材料热工设备(bei)》,姜洪舟(zhou),武汉理(li)工大学出(chu)版社.
作者:王京