一种烧成气氛可控的陶瓷烧制窑炉.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106839757A(43)申请公布日2017.06.13(21)申请号201710124826.2(22)申请日2017.03.03(71)申请人杭州志在材料科技有限公司地址310018浙江省杭州市下沙经济技术开发区17号大街9号4层申请人清华大学(72)发明人王琤张松赵波张辉杨锐(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)11201代理人罗文群(51)Int.Cl.F27B5/04(2006.01)F27B5/14(2006.01)F27B5/18(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种烧成气氛可控的陶瓷烧制窑炉(57)摘要本发明涉及一种烧成气氛可控的陶瓷烧制窑炉，属于陶瓷烧制技术领域。本发明的陶瓷烧制窑炉包括烧制区域和气氛控制区域之间的气体通路，主要包括区域之间气体通路，新风进气，气体排风，气流内循环通路，气流外循环通路等。本发明解决了电窑内部无法生成稳定可控还原气氛的问题，与传统的柴窑相比，本发明一次烧成只需使用极少量的木炭或其它碳组分反应物，控制了能量损失，减少了大量的二氧化碳及其它有害气体排放，同时能够使炉内达到更高的温度，增加陶瓷性能，提升工艺美术特性。而对比目前市场上常用的气窑，不但提高了安全性，也减少了废气排放，而且气氛生成和炉内控温相互独立，用户操作简便，陶瓷产品成品率极大提升。CN106839757ACN106839757A权利要求书1/1页1.一种烧成气氛可控的陶瓷烧制窑炉，其特征在于包括保温外壁、烧制区和气氛生成区，烧制区和气氛生成区位于保温外壁的内腔中，烧制区内的气体和气氛生成区内的气体通过多孔隔板相连通，烧制区和气氛生成区之间分别设有气体内循环通路和气体外循环通路，气体内循环通路上设有内循环闸板；所述的烧制区内沿四壁设有上加热器，烧制区内设有支架棚板，待烧成坯体置于支架棚板上，烧制区的上部设有一氧化碳检测仪和循环气出口，循环气出口上设有排气阀；所述的气氛生成区设有炭架，炭架的下部设有下加热器，下加热器的下部设有一次风管道，一次风管道通过一次风控制阀与气体外循环通路相连通，气体外循环通路上设有循环气总控制阀；气氛生成区的侧面设有二次风管道，气氛生成区通过二次风控制阀与气体外循环通路相连通，新风管道通过新风控制阀与气体外循环通路相连通。2CN106839757A说明书1/5页一种烧成气氛可控的陶瓷烧制窑炉技术领域[0001]本发明涉及一种烧成气氛可控的陶瓷烧制窑炉，属于陶瓷烧制技术领域。背景技术[0002]目前高温工艺陶瓷的烧成温度多在1200℃到1350℃区间，根据不同陶瓷的烧成需求需要对陶瓷烧成的气氛进行控制，如现有大部分还原气氛烧成瓷器需要在980℃到1020℃间完成从氧化气氛到还原气氛的转换(注：烧成气氛的性质是由窑炉内的燃料产物中所含的游离氧与还原成分的百分比决定的。一般可以将烧成气氛分为氧化气氛和还原气氛两种。游离氧含量在8％～10％称为强氧化气氛，游离氧含量在4％～5％的称为一般氧化气氛,游离氧含量1％～1.5％的称为中性气氛；当游离氧的含量小于1％，并且CO含量在1％～2.5％以下时，称为弱还原气氛，CO含量在3％～7％以上的称为强还原气氛。)。陶瓷烧成中的温度制度与气氛制度是影响陶瓷烧成过程中的关键因素，因此陶瓷烧成过程中就需要对陶瓷烧成窑炉中的温度和气氛进行精确控制。随着生产力的发展，人们对温度的控制能力有了极大的提高，但对窑炉内气氛特别是还原气氛的控制仍然较难实现。[0003]燃气窑炉因其可同时产生高温和还原烧制环境，是目前陶瓷生产的主流窑炉。由于反应气不但要燃烧作为能量来源，同时还要依靠其不同的燃烧程度来控制窑炉内的气氛环境，这便造成窑炉内温场和气氛浓度场的强耦合现象，使得窑内环境稳定性很差，一般来说气氛浓度基本就只能依靠烧窑人员个人经验来决定的。现有燃气窑反应气多为丁烷等分子量较大的气体，在高温下极其容易分解并产生单质碳组分，对瓷器的烧制有非常不利的影响。而更为传统的柴窑除了和气窑一样难以控制外，还对环境有较大影响，目前除少数特殊工艺品烧制外，已经不再使用。当前较有前景的陶瓷窑炉为采用电阻加热方式的陶瓷电炉，而该形式的电炉已在现代工业陶瓷材料的制备中广泛应用。采用电加热的陶瓷窑炉可以拥有非常稳定的温度场，一般优化以后的电炉可以控制温度波动在±5℃之内，特殊应用场合的电炉温场均匀性能达到±2℃以下。非常利于烧制一致性好的陶瓷器皿。但电炉也同样存在无法控制气氛的重大缺陷，所以目前多采用电炉烧制氧化气氛的瓷器。也有陶瓷研发人员通过向电炉中通入配置好的还原气来形成所需的还原性气氛，但这种做法第一，十分危险，操作不慎非常容易引起炸炉；第二，气体利用率极低，损耗极大