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在烧结砖的烧制过程中,温度控制是确保砖体质量的核心环节,涉及升温速率、恒温时间、冷却方式等多维度管理。以下是具体措施及关键技术要点:
一、烧制前的温度控制准备
窑炉设计与预热
窑炉结构优化:采用隧道窑或轮窑等连续式窑炉,通过合理的火道、烟道设计,确保热量均匀分布。例如,隧道窑分预热、烧成、冷却三带,各带温度独立控制。
预热处理:在装窑前对窑炉进行预热,排除窑内湿气,避免砖坯入窑后因温度骤升导致开裂。预热温度通常控制在200-300℃,时间根据窑型和砖坯湿度调整。
砖坯质量把控
含水率控制:砖坯入窑前含水率需严格控制在3%-5%范围内。含水率过高会导致烧制时水分剧烈蒸发,引发爆裂;过低则可能因烧结不充分导致强度不足。
均匀性检查:通过抽样检测确保砖坯尺寸、密度一致,避免因局部差异导致烧制过程中温度分布不均。
二、烧制过程中的温度控制技术
分段升温控制
预热阶段(室温-300℃):
目的:缓慢排除砖坯中的残留水分,防止爆裂。
操作:以每小时20-30℃的速率升温,同时保持窑内通风,促进水分蒸发。
监测:通过温度传感器实时监控窑内温度,确保升温速率稳定。
氧化阶段(300-600℃):
目的:使砖坯中的有机物充分氧化,避免后续高温阶段产生还原气氛导致砖体发黑。
操作:维持升温速率在每小时30-50℃,同时调整通风量,确保氧气充足。
烧结阶段(600-1100℃):
目的:使砖坯中的矿物成分达到共熔点,形成液相并填充孔隙,提高砖体密实度和强度。
操作:
升温速率控制在每小时50-80℃,根据原料类型调整(如煤矸石砖需更快升温以促进挥发分燃烧)。
在目标温度(如粘土砖950℃、页岩砖1050℃)恒温2-4小时,确保烧结反应充分进行。
监测:使用高温计或热电偶实时监测窑内温度,结合人工抽检砖坯颜色(如粘土砖烧至橙红色)判断烧结程度。
气氛控制
氧化气氛:在氧化阶段和烧结阶段初期,通过调整通风量维持窑内氧气充足,防止砖体发黑或产生黑心。
还原气氛(可选):部分特殊砖(如仿古砖)需在烧结后期短暂引入还原气氛(如关闭部分通风口),使砖体表面形成还原色斑,增强装饰效果。
温度均匀性保障
火道设计:在窑炉内设置多条火道,确保热量从多个方向均匀传递至砖坯。
码坯方式:采用“错缝码放”或“稀码”方式,避免砖坯紧密堆积导致局部温度过高或过低。
风量调节:通过调整窑内风机转速或风门开度,平衡各区域温度,减少温差。
三、冷却阶段的温度控制
缓慢冷却
目的:避免砖体因温度骤降导致内应力集中,引发开裂或强度下降。
操作:
烧制完成后,关闭加热源,但保持窑内通风,以每小时20-30℃的速率缓慢降温。
当温度降至300℃以下时,可打开窑门加速冷却,但需避免冷风直接吹拂砖体。
监测:使用温度记录仪跟踪冷却曲线,确保降温速率符合工艺要求。
特殊处理(可选)
急冷处理:对部分需要提高抗冻性的砖(如北方地区用砖),可在500-600℃时进行短暂急冷(如喷水雾),使砖体表面形成微裂纹,增强吸水性,但需严格控制水量和时间以避免过度损伤。
四、温度控制的辅助措施
自动化控制系统
安装PLC(可编程逻辑控制器)或DCS(分布式控制系统),实时监测并调整窑内温度、气氛、压力等参数,实现控制。
结合物联网技术,通过手机或电脑远程监控窑炉运行状态,及时处理异常情况。
人工抽检与调整
定期从窑内不同位置抽取砖坯,检测其颜色、硬度、吸水率等指标,结合温度数据反推烧制效果,必要时手动调整升温速率或通风量。
应急预案
制定温度失控应急预案,如停电时启用备用电源或柴油发电机维持窑内通风,避免砖坯因缺氧或温度骤降而损坏。