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透水砖在冷却过程中控制降温速率是确保其孔隙结构稳定、避免开裂和变形、保证力学性能和透水性能的关键。由于其多孔特性,透水砖对温度变化的敏感性更高,需通过分段冷却、压力与气氛控制、操作规范优化、设备辅助监测等综合措施实现控温。以下是具体控制方法:
一、分段冷却策略:根据温度区间调整速率
透水砖的冷却需遵循“高温缓冷、中温精控、低温快冷”的原则,避免孔隙因温度骤变而塌陷或闭合。
高温缓冷阶段(止火温度至600℃)
目的:防止砖体内部液相(未完全烧结的玻璃相)因快速冷却而收缩不均,导致孔隙结构破坏。
操作:
降温速率:控制在每小时30-50℃,具体根据砖体厚度调整(厚砖取下限,薄砖取上限)。
通风控制:保持窑内微正压(+5Pa至+10Pa),避免冷空气直接吹拂砖体,减少表面与内部温差。
保温措施:若砖体孔隙率较高(如>20%),可在600℃附近短暂保温1-2小时,促进应力释放。
中温精控阶段(600℃至400℃)
目的:通过石英晶型转换点(573℃),避免体积突变导致孔隙塌陷或开裂。
操作:
降温速率:严格控制在每小时15-25℃,必要时关闭部分风门或减少通风量。
温度监测:使用热电偶或红外测温仪实时监测砖体内部温度,确保内外温差≤30℃。
应急处理:若发现砖体表面出现微裂纹或孔隙变形,立即暂停降温并保温0.5-1小时。
低温快冷阶段(400℃至出窑)
目的:砖体已固化,孔隙结构稳定,可加速冷却以提高生产效率。
操作:
降温速率:加快至每小时80-120℃,但需避免砖体表面温度骤降(如喷水冷却)。
通风强化:完全打开窑门或启用强制通风,促进水分蒸发(若砖体含水)和热量散失。
出窑检测:出窑后立即检查砖体外观,确保无开裂、变形或孔隙闭合现象。
二、压力与气氛控制:维持氧化环境,防止孔隙闭合
压力管理
原则:冷却带保持零压或微正压,避免负压导致冷空气吸入,造成局部温度骤降。
方法:
通过调整窑尾排烟风机转速或风门开度,控制窑内压力在+5Pa至+10Pa。
在窑门、观察孔等位置安装密封装置,减少漏风对孔隙结构的影响。
气氛控制
氧化气氛维持:冷却初期(600℃以上)需保持氧气充足,防止砖体中的铁元素被还原为低价氧化物(如FeO),导致孔隙表面发黑或闭合。
避免还原气氛:若需特殊效果(如仿古色斑),需在400℃以下短暂引入还原气氛,但需严格控制时间和温度范围,避免孔隙结构受损。
三、操作规范优化:减少人为干扰,确保控温
“看砖调温”原则
根据砖体颜色、硬度、孔隙形态等实时表现调整冷却参数。例如:
若孔隙边缘出现收缩或变形,立即减缓降温速率并保温。
若砖体颜色发黑,检查是否因还原气氛过强,需增加通风量。
避免频繁操作
冷却阶段应减少风门、排烟机等设备的频繁调整,维持温度场稳定。
若需调整参数,应逐步进行(如每次调整风门开度≤5%),避免温度骤变导致孔隙塌陷。
记录冷却曲线
使用温度记录仪跟踪降温过程,分析孔隙结构变化与温度的关系。
建立冷却曲线数据库,为不同孔隙率、规格的透水砖提供控温参考。
四、设备辅助与监测:提升控温精度
设备配置
温度监测:在窑内关键位置(如砖体表面、内部、窑门附近)安装热电偶或红外测温仪,实时反馈温度数据。
压力监测:使用压力传感器监测窑内压力,并联动调整通风系统。
通风控制:采用变频风机或智能风门,根据温度变化自动调节通风量。
应急处理
若因设备故障导致温度骤升或骤降,立即采取以下措施:
暂停冷却并保温,待温度稳定后再恢复降温。
对已出现孔隙变形的砖体进行标记,分析原因并调整工艺。
五、针对不同孔隙率的透水砖调整策略
高孔隙率砖(孔隙率>20%)
降温速率:高温阶段(600℃以上)更缓慢(每小时≤30℃),中温阶段(600-400℃)严格控制≤20℃/h。
保温时间:在600℃和400℃附近各增加0.5-1小时保温,促进孔隙稳定。
低孔隙率砖(孔隙率<15%)
降温速率:可适当加快高温阶段速率(每小时40-60℃),但中温阶段仍需控制在≤25℃/h。
通风强化:低温阶段可完全打开窑门,加速冷却以提高生产效率。
特殊功能透水砖(如彩色、抗菌)
颜色保护:在冷却后期(300℃以下)控制气氛和温度,避免颜料褪色或变色。
功能稳定:若添加抗菌剂或增强剂,需根据添加剂特性调整冷却速率,确保功能成分不失效。