陶瓷砂轮烧结炉:多面加热+热风循环
陶瓷砂轮烧结炉:多面加热+热风循环
“多面加热+热风循环”技术
多面加热
在炉膛上、下、左、右、前、后六个方向均布置加热元件(硅碳棒、电阻丝),形成立体辐射热源;
每面加热器独立控温,PID 调节,可把炉膛温差控制在 ±3 ℃~±5 ℃;
与传统单面或双面加热相比,砂轮坯体受热更均匀,可显著减小烧结后期的热应力变形、裂纹和硬度散差。
热风循环系统
炉膛顶部设置耐高温循环风机(风机叶轮通常采用 310S 或 Inconel 材质,可耐 1000 ℃以上),通过导流板使热气流在炉膛内高速旋转;
循环风量 3000~8000 m3/h(按炉膛体积匹配),可将热对流换热系数提高 2~3 倍;
系统具备“后吹冷”功能,烧结结束后自动切换冷风模式,实现 8–12 h 快速降温,缩短周期约 30 %;
热风循环还可携带排胶阶段产生的挥发物,通过旁路冷凝器或燃烧器二次处理,减少炉膛积碳与污染。
陶瓷砂轮烧结炉的结构特点
炉壳:双层钢板+槽钢框架,表面喷塑;两层之间充填高铝纤维毯,外壳温升 ≤50 ℃;
炉衬:进口摩根轻质多晶纤维模块,耐急热急冷,热容量小,比传统耐火砖节能 70 %~80 %;
加热区:硅碳棒/电阻丝分区布置,三相星形或三角形接线,SCR 调功;
气氛:可通空气、N或 Ar,真空机组选配,氧含量可降至 <100 ppm;
控制:16 段可编程曲线,控温精度 ±1 ℃;触摸屏+PLC+数据记录,支持 USB/以太网导出;
安全:双回路超温保护、断偶报警、压力释放阀、炉门安全开关、远程短信报警。
主要特点
节能:纤维炉衬+热风循环,整机耗电比老式电炉下降 50 % 以上;
均匀:六面辐射+强制对流,最大温差 ≤5 ℃;
快速:空炉升温到 1000 ℃ 仅需 60–90 min;
智能:一键调用工艺配方,自动完成升温、保温、排胶、冷却全过程;
长寿命:加热元件外套陶瓷管,不与挥发物接触,寿命提高 2 倍。
陶瓷砂轮烧结工艺详解
工艺路线总览
配料 → 混料 → 成型(冷压或等静压)→ 干燥 → 排胶 → 烧结 → 冷却 → 后加工(修整、动平衡、开刃)。
关键阶段与参数
阶段 | 温度范围 | 升温速率 | 保温时间 | 目的与注意事项 |
---|---|---|---|---|
干燥 | 室温→120 ℃ | 1–2 ℃/min | 2–4 h | 排除游离水,防止爆裂;空气气氛 |
排胶 | 120–450 ℃ | 0.5–1 ℃/min | 3–6 h | 分解 PVA 等粘结剂;循环风带走挥发物 |
升温 | 450–烧结温度 | 2–4 ℃/min | — | 控制热应力;N₂ 或空气 |
烧结 | 800–1400 ℃ | — | 1–6 h | 陶瓷结合剂熔融,形成玻璃相包裹磨粒;温度根据结合剂体系确定 |
冷却 | 烧结温度→600 ℃ | 随炉缓冷 | — | 避免裂纹;600 ℃ 以下可强制风冷 |
*注:
普通陶瓷刚玉砂轮:1250–1320 ℃;
陶瓷 CBN / 金刚石砂轮:700–900 ℃(低温结合剂体系可低至 560 ℃);
含碳化硅的复合砂轮:1000–1150 ℃。
气氛控制要点
干燥、排胶阶段:空气气氛,利于挥发物燃烧;
高温烧结:CBN/金刚石类产品需惰性或真空,防止磨料氧化或石墨化;
隧道窑大批量生产时,需保持氧化焰,防止“黑心”缺陷。
典型工艺曲线(以 φ400 mm 陶瓷刚玉砂轮为例)
室温 → 120 ℃(2 h 保温)→ 450 ℃(5 h 保温,排胶)→ 1300 ℃(2 h 保温,烧结)→ 随炉冷却至 200 ℃ 以下出炉。总周期 36–40 h。
质量监控
在线:炉内 3–6 支热电偶实时测温;红外测温/氧探头监控气氛;
离线:烧结后检测砂轮硬度(HRB)、抗折强度、回弹、动平衡、显微组织。