鋰－鋁－矽系統低膨脹微晶玻璃晶化方法

2023-10-10 15:54:14

專利名稱：鋰－鋁－矽系統低膨脹微晶玻璃晶化方法
技術領域：
本發明涉及一種微晶玻璃晶化方法，具體是一種經改良後的鋰-鋁-矽系統低膨脹微晶玻璃晶化方法及其專用晶化輥道窯。
背景技術：
現有用於電磁爐、微波爐、雅樂爐、燃氣爐等作為加熱板的鋰-鋁-矽系統低膨脹微晶玻璃(以下簡稱為微晶玻璃)，一般在晶化輥道窯進行晶化處理。傳統工藝通常將微晶玻璃裁切成板塊，再將微晶玻璃板塊層疊在一起；為防止其變形，在疊放的微晶玻璃板塊的上面和下面分別放置厚度比微晶玻璃厚得多的碳化矽板，通常將碳化矽稱為夾板；為防止微晶玻璃板塊與微晶玻璃板塊之間，微晶玻璃板塊與碳化矽板之間發生粘連，在層間設置隔離層，隔離層通常採用氧化鎂粉；由於疊放的微晶玻璃板塊一般為2-4層，再加上上下兩層的碳化矽板，總共為4-6層，一併置於晶化輥道窯進行晶化處理。由於將微晶玻璃板塊和碳化矽板層疊後置於晶化輥道窯進行晶化處理，因此對輥道窯的輥筒將要求要有足夠的機械強度，現有輥道窯的輥筒的直徑都在50mm以上，由於輥筒的直徑大，輥筒與輥筒的軸距也大，軸距越大，越要求必須採用碳化矽夾板，才能保證被晶化的微晶玻璃不變形。
在以上所述的晶化工藝及其採用的晶化輥道窯中，存在如下缺點1、能源損耗大。由於採用碳化矽夾板及微晶玻璃板疊放形式送入晶化輥道窯中，除了要使微晶玻璃晶化所需的熱能外，還要供給體積與微晶玻璃相差不多的碳化矽夾板所需的熱能。
2、生產效率低。由於採用碳化矽夾板及微晶玻璃板疊放形式送入晶化輥道窯中，窯體溫度與被夾於層中的微晶玻璃的中心溫度偏差大，要使微晶玻璃達到晶化溫度，要求要有更高的窯體溫度以及更長時間。據已批准授權的CN1161296C的專利說明書介紹，將玻璃板層疊，在900-1200℃的溫度下，使玻璃晶化，晶化周期為16-20小時。
3、產品破損率高。由於將碳化矽夾板及微晶玻璃板疊放形式送入晶化輥道窯中，微晶玻璃在輥道窯中的任何時刻都處於受力狀態，且輥筒的轉動會使微晶玻璃板受振而破碎；撒氧化鎂粉(設置隔離層)不均勻，也會使微晶玻璃與微晶玻璃，或微晶玻璃與碳化矽板之間發生粘連，粘連的微晶玻璃就變成廢品；操作工人的操作不當，微晶玻璃與碳化矽板發生碰撞而破碎，也是產品破損的原因之一。傳統晶化工藝的產品破損率≥10％。
4、額外成本高。由於採用碳化矽作為夾板，碳化矽板有一定的使用次數，受種種因素的影響，碳化矽板經過一個晶化周期之後，其破損率≥10％。碳化矽板的破損消耗也構成生產成本的主要因素。
總之，現有晶化工藝及其採用的晶化輥道窯中，存在工藝複雜、綜合成本高、生產周期長等缺點。另外，出爐區為高溫區，通常將出爐區設計在室外，操作工人的工作環境惡劣。

發明內容
本發明的目的在於克服現有晶化工藝及其採用的晶化輥道窯的缺點，提供一種專用於經改良後的鋰-鋁-矽系統低膨脹微晶玻璃的晶化方法及其專用的晶化輥道窯，使其工藝簡單、綜合成本低、生產周期短。
本發明，是將由壓延法生產的微晶玻璃板裁切成塊，單層直接置於微晶玻璃晶化輥道窯中進行晶化，其晶化工藝條件包括A、預熱，在18-23分鐘內，將微晶玻璃板從室溫加熱升溫至720℃；B、升溫晶核，在35-45分鐘內，將微晶玻璃板從720℃升溫至870℃；C、恆溫晶化，將微晶玻璃板控制在870±5℃，維持50-65分鐘；D、急速降溫，在10-15分鐘內，將微晶玻璃板從870℃降至370℃；E、緩速降溫，在22-30分鐘，或時間長些，將微晶玻璃板從370℃降至室溫，或比室溫略高些，然後出窯。
本發明所採用的微晶玻璃晶化輥道窯，其結構將在實施例中描述。
本發明，與傳統晶化工藝比較，具有如下積極效果1、節約能源。由於將裁切成塊的微晶玻璃板，單層直接置於微晶玻璃晶化輥道窯中進行晶化，只給微晶玻璃提供晶化所需的熱能，不必為微晶玻璃以外的碳化矽夾板提供熱能。單位面積微晶玻璃的消耗燃氣比傳統工藝可降低50％。
2、生產效率高。由於將微晶玻璃板單層直接置於微晶玻璃晶化輥道窯中進行晶化，微晶玻璃的溫度接近於窯體溫度，不僅晶化過程便於控制，而且可採用快速加熱和急速冷卻工藝，以縮短生產周期，提高生產效率。最高僅需870℃的溫度及135-176分鐘，便能完成整個晶化工藝過程。
3、產品合格率高。由於將微晶玻璃板單層直接置於微晶玻璃晶化輥道窯中進行晶化，晶化過程微晶玻璃快速受熱不破裂，冷卻降溫不變形，大大地減少微晶玻璃熱變形的可能性，也減少產品的破損率，產品合格率在98％以上。
4、綜合生產成本低。本發明，不僅因能耗降低、效率提高、合格率提高而降低單位成本，同時也省去碳化矽夾板的費用，省去氧化鎂粉的耗用費用。
總之，本發明，不僅具有節約能源、生產效率高、產品合格率高和綜合生產成本低等優點，而且也改善工人的生產環境，出爐產品的溫度接近室溫，為非高溫作業，可將出爐區設計在室內，改善操作工人的工作環境，同時，由於免用氧化鎂粉，為無塵操作，也有利於環保。


圖1為實施例的晶化工藝時間-溫度曲線示意圖；圖2-圖5為實施例採用的晶化輥道窯的結構原理圖，其中圖2為預熱區部分結構原理圖；圖3為燃氣加熱保溫區和急冷降溫區部分結構原理圖；圖4和圖5為緩冷區抽餘熱風區和出爐區部分結構原理圖。
圖中，1、輥筒 2、微晶玻璃板 3、窯體 4、煙囪 5、排煙電機 6、燃氣燃燒器 7、助燃空氣調節閥 8、燃氣調節閥 9、燃氣電磁調節閥 10、燃氣管道 11、助燃空氣管道 12、急冷風調節閥 13、熱交換器 14、急冷風機 15、助燃送風機 16、抽餘熱風機 17、風扇 18、觀察窗 19、冷卻風輸送管 20、冷卻風輸送支管 21、助燃空氣輸送支管 22、排餘熱煙囪 23、餘熱收取管道 24、排熱氣煙囪 A、入口 B、出口 C、燃氣熱氣流 D、冷卻風 E、助燃空氣 F、餘熱風。
具體實施例方式本實施例提供一種用於電磁爐、微波爐、雅樂爐、燃氣爐等作為加熱板的經改良後的鋰-鋁-矽系統低膨脹微晶玻璃的晶化方法。本方法是將由壓延法生產的微晶玻璃板裁切成塊，單層直接置於微晶玻璃晶化輥道窯中進行晶化，其工藝時間-溫度曲線如圖1所示，其晶化工藝條件包括A、預熱，在18-23分鐘內，將微晶玻璃板從室溫加熱升溫至720℃；B、升溫晶核，在35-45分鐘內，將微晶玻璃板從720℃升溫至870℃；C、恆溫晶化，將微晶玻璃板控制在870±5℃，維持50-65分鐘；D、急速降溫，在10-15分鐘內，將微晶玻璃板從870℃降至370℃；E、緩速降溫，在22-30分鐘，或時間長些，將微晶玻璃板從370℃降至室溫，或比室溫略高些，然後出窯。
參照圖2-圖5，本實施例所採用的微晶玻璃晶化輥道窯，其結構包括隧道式窯體、傳動裝置、加熱裝置、控制裝置和冷卻裝置。窯體沿窯長方向自入口A端至出口B端分為預熱升溫區，加熱升溫晶核區、加熱恆溫晶化區、急冷降溫區、緩冷降溫區，至少在加熱恆溫晶化區與急冷降溫區之間設置分隔閘板；在每個區上，至少設置一個溫度監測器。傳動裝置由架設於機架上的輥筒1及其驅動機構構成，輥筒1為氧化鋁陶瓷輥筒，其直徑為27mm，輥筒間距為10mm。加熱裝置包括交錯排列設置於窯體兩側輥道上、下部的燃氣燃燒器6、與燃氣燃燒器連接的燃氣供給裝置和助燃空氣供給裝置，燃氣供給裝置為設有調節閥8的燃氣輸送管道10；僅在升溫晶核區和恆溫晶化區設置燃氣燃燒器6；燃氣排煙煙囪4設置於窯體入口A的預熱升溫區上；控制裝置包括控制箱以及與其連接的溫度監測器和燃氣電磁調節閥9，溫度監測器的探頭設置於窯體內部，燃氣電磁調節閥9設置於燃氣輸送管道上；每2-4個燃氣燃燒器6設置一個燃氣電磁調節閥9，以簡化控制系統；助燃空氣供給裝置包括設有調節閥7的助燃空氣輸送支管21，助燃空氣輸送支管21與助燃空氣輸送管道11連接；助燃空氣E由助燃送風機15提供，助燃送風機送風管通過熱交換器13與助燃空氣輸送管道11連接，熱交換器13置於急冷區中。在急冷降溫區設置急冷風冷卻裝置，冷風冷卻裝置由急冷風機14及冷卻風輸送管道19構成，冷卻風輸送管道分設若干冷卻風輸送支管20，冷卻風輸送支管20連通至急冷區的窯體內，在冷卻風輸送支管20上，設置急冷風調節閥12。在緩冷降溫區設置排餘熱裝置，排餘熱裝置由抽餘熱風機16、餘熱收取管道23和排餘熱煙囪22構成，餘熱收取管道23與窯體內部相連。在出爐區，設置排餘煙煙囪24及風扇17，以進一步降低微晶玻璃的溫度，使出爐時的溫度接近室溫。
本實施例，由於採用將裁切成塊的微晶玻璃板，單層直接置於微晶玻璃晶化輥道窯中進行晶化的方法，因而對輥道窯的輥筒的壓力小，對機械強度的要求不很高，可從現有輥道窯的輥筒的直徑52mm降至直徑為27mm，輥筒間距可降至10mm，變輥道傳送為「鏈」傳送，有效地防止微晶玻璃板的熱變形，省去碳化矽夾板已成為可能。
本實施例，在急冷區設置助燃空氣熱交換器，其意義在於1、助燃空氣通過熱交換器之後，吸收急冷區的熱能，有利於提高急冷區的降溫速度；2、助燃空氣吸收熱能之後，將熱能帶入燃燒室，利用能源，節約能源；3、助燃空氣吸收熱能之後，成為熱風，更進一步提高助燃效果。
本實施例，由於在升溫晶核區和恆溫晶化區設置燃氣燃燒器6，且燃氣排煙煙囪4設置於窯體入口A的預熱升溫區的前端，晶核區及晶化區燃燒的熱氣流經過預熱區的時候也對預熱區爐體和微晶玻璃加熱，預熱區爐體不必安裝燃氣燃燒器，也可到達工藝要求的溫度條件，因此，本實施例僅在升溫晶核區和恆溫晶化區設置燃氣燃燒器6，從某種意義上也利用能源，節約能源。
權利要求
1.一種經改良後的鋰-鋁-矽系統低膨脹微晶玻璃晶化方法，其特徵為將由壓延法生產的微晶玻璃板裁切成塊，單層直接置於微晶玻璃晶化輥道窯中進行晶化，其晶化工藝條件包括A、預熱，在18-23分鐘內，將微晶玻璃板從室溫加熱升溫至720℃；B、升溫晶核，在35-45分鐘內，將微晶玻璃板從720℃升溫至870℃；C、恆溫晶化，將微晶玻璃板控制在870±5℃，維持50-65分鐘；D、急速降溫，在10-15分鐘內，將微晶玻璃板從870℃降至370℃；E、緩速降溫，在22-30分鐘，將微晶玻璃板從370℃降至室溫，然後出窯。
2.根據權利要求1所述的鋰-鋁-矽系統低膨脹微晶玻璃晶化方法，其特徵為所述微晶玻璃晶化輥道窯包括隧道式窯體(3)、傳動裝置、加熱裝置、控制裝置和冷卻裝置，傳動裝置由架設於機架上的輥筒(1)及其驅動機構構成；加熱裝置包括交錯排列設置於窯體兩側輥道上、下部的燃氣燃燒器(6)、與燃氣燃燒器連接的燃氣供給裝置和助燃空氣供給裝置，燃氣供給裝置為設有調節閥(8)的燃氣輸送管道(10)；助燃空氣供給裝置包括設有調節閥(7)的助燃空氣輸送支管(21)，助燃空氣輸送支管(21)與助燃空氣輸送管道(11)連接；控制裝置包括控制箱以及與其連接的溫度監測器和燃氣電磁調節閥(9)，溫度監測器的探頭設置於窯體內部，燃氣電磁調節閥(9)設置於燃氣輸送管道上；窯體沿窯長方向自入口(A)端至出口(B)端分為預熱升溫區，加熱升溫晶核區、加熱恆溫晶化區、急冷降溫區、緩冷降溫區，至少在加熱恆溫晶化區與急冷降溫區之間設置分隔閘板；在每個區上，至少設置一個溫度監測器；排煙煙囪(4)設置於窯體入口(A)的預熱升溫區的前端；每2-4個燃氣燃燒器(6)設置一個燃氣電磁調節閥(9)；僅在升溫晶核區和恆溫晶化區設置燃氣燃燒器(6)。
3.根據權利要求2所述的鋰-鋁-矽系統低膨脹微晶玻璃晶化方法，其特徵為所述微晶玻璃晶化輥道窯之助燃空氣(E)由助燃送風機(15)提供，助燃送風機送風管通過熱交換器(13)與助燃空氣輸送管道(11)連接，熱交換器(13)置於急冷區中。
4.根據權利要求2所述的鋰-鋁-矽系統低膨脹微晶玻璃晶化方法，其特徵為在所述微晶玻璃晶化輥道窯之急冷降溫區設置急冷風冷卻裝置，冷風冷卻裝置由急冷風機(14)及冷卻風輸送管道(19)構成，冷卻風輸送管道分設若干冷卻風輸送支管(20)，冷卻風輸送支管(20)連通至急冷區的窯體內，在冷卻風輸送支管(20)上，設置急冷風調節閥(12)。
5.根據權利要求2所述的鋰-鋁-矽系統低膨脹微晶玻璃晶化方法，其特徵為在所述微晶玻璃晶化輥道窯之緩冷降溫區，設置排餘熱裝置，排餘熱裝置由抽餘熱風機(16)、餘熱收取管道(23)和排餘熱煙囪(22)構成，餘熱收取管道(23)與窯體內部相連。
6.根據權利要求2所述的鋰-鋁-矽系統低膨脹微晶玻璃晶化方法，其特徵為所述微晶玻璃晶化輥道窯之輥筒(1)為氧化鋁陶瓷輥筒，其直徑為25-30mm，輥筒間距為10-15mm。
全文摘要
本發明涉及一種微晶玻璃晶化方法，具體是一種鋰－鋁－矽系統低膨脹微晶玻璃晶化方法及其專用晶化輥道窯。其特徵是將由壓延法生產的微晶玻璃板裁切成塊，單層直接置於微晶玻璃晶化輥道窯中進行晶化，其晶化工藝條件包括預熱、升溫晶核、恆溫晶化、急速降溫、緩速降溫，晶化周期為135－176分鐘，晶化溫度為870±5℃。本發明不僅具有節約能源、生產效率高、產品合格率高和綜合生產成本低等優點，同時，由於免用碳化矽夾板和隔離氧化鎂粉，為無塵操作，既改善操作工人的工作環境，也有利於環保。
文檔編號C03B32/02GK1919760SQ20061012207
公開日2007年2月28日 申請日期2006年9月9日 優先權日2006年9月9日
發明者趙天佑, 莊堆業, 蔡來吉, 莊偉興 申請人:廣東科迪微晶玻璃實業有限公司