¿Cuáles son las razones por las que los productos cerámicos se dañan debido al estrés térmico durante el proceso de cocción? ¿Cómo evitarlo?
La Figura 5 es un diagrama esquemático de la estructura y flujo de aire de un horno túnel de combustión rápida.
5.1 Cambios físicos y químicos durante la cocción del esmalte verde
La cocción del esmalte verde es un proceso complejo que va desde el cambio cuantitativo hasta el cambio cualitativo. A lo largo del proceso de cocción, los esmaltes sufren cambios de temperatura y atmósfera en el horno, sufriendo importantes cambios cualitativos y químicos junto con pérdida de peso, contracción y cambios en propiedades físicas como densidad, color, resistencia y dureza. Según las características de los cambios físicos y químicos durante la cocción del celadón, la composición de cocción se puede dividir en cinco etapas, como se muestra en la Tabla 6.
Tabla 6 Cambios físicos y químicos del bloque de esmalte durante el proceso de cocción
Funciones principales del nombre artístico, rango de temperatura
Cambios físicos, cambios químicos
La etapa de baja temperatura elimina el agua mecánica y el agua adsorbida a temperatura ambiente ~300°C, reduciendo el peso y aumentando la porosidad.
En la etapa de descomposición oxidativa, el peso disminuye a 300~1000°C (1)
(B) Aumenta la porosidad
(3) Dureza y propiedades mecánicas Aumento de fuerza (1) Reacción de oxidación:
1. Oxidación de carbono y materia orgánica 2. Oxidación de sulfuro de hierro
(2) Reacción de descomposición:
1. Descomposición y eliminación de agua cristalina; 2. Descomposición de carbonato; 3. Descomposición de sulfato; 4. Descomposición de hidróxido de hierro.
(3) Transformación de cristales:
1. transformación cuando >(2)La porosidad disminuye hasta alcanzar el valor mínimo.
(3) El volumen disminuye y la densidad relativa aumenta.
(4) El color se vuelve blanco (1) Continúa la oxidación y descomposición (principalmente carbono y sulfato)
(2) La fase sólida se funde para formar la fase líquida
(3) Formación de un nuevo cristal: mullita
(4) El hierro de alta valencia se reduce a hierro de baja valencia y se forma silicato de bajo contenido de hierro en productos sinterizados en una atmósfera reductora.
Mantenga la temperatura de cocción en la etapa de aislamiento de alta temperatura (1) La fase vítrea aumenta aún más y los cristales de mullita se desarrollan y crecen aún más.
(2) Difusión de cristales, las fases sólida y líquida se distribuyen más uniformemente
Temperatura de sinterización en la etapa de enfriamiento ~ temperatura ambiente (I) Solidificación de la fase líquida
(2) Aumento del brillo y brillo.
(3) Transformación crónica del cristal con aumento de dureza y resistencia mecánica:
1. Cuando se enfría a 573 °C, α-sintético → β-sintético.
2. Cuando se enfría a 270 ℃, respuesta al cuadrado α → respuesta al cuadrado β.
5.2 Sistema de encendido
5.2.1 Distribución transversal de temperatura y equilibrio del horno túnel de combustión rápida
Normalmente la temperatura de transición de la zona de precalentamiento a la La zona de sinterización es de 900 ~ 950 ℃, luego los métodos de transferencia de calor en el horno son la transferencia de calor por convección y la transferencia de calor por radiación. Cuando la diferencia de temperatura del horno en la zona de alta temperatura excede los 65438±05°C, se puede producir vidriado naranja, poros, burbujas de vidriado y deformación, por lo que es más necesario adoptar el equilibrio de temperatura necesario en la zona de cocción. Para reducir la diferencia de temperatura en la zona de cocción, primero se debe determinar la estructura de la sección transversal adecuada del horno de cocción. Para que la radiación térmica de la pared del horno y la llama superior se complementen entre sí, se debe seleccionar la posición óptima del quemador superior entre el techo del horno y el borde superior del producto cocido, y el aumento de temperatura local en el horno. Se debe evitar mejorando la estructura del quemador.
5.2.2 Distribución y equilibrio de temperaturas en la sección de enfriamiento del horno túnel de cocción rápida
Desde la temperatura de cocción hasta los 800°C, ya que la fase líquida en el cuerpo verde es Aún en estado termoplástico, puede implementar un enfriamiento rápido. Esto no sólo puede evitar que la cristalización en fase líquida y el crecimiento de cristales en el cuerpo verde afecten las propiedades mecánicas del producto, sino que también evita que el producto pierda su brillo debido a la cristalización del esmalte, al mismo tiempo que satisface la necesidad de una cocción rápida y acorta el ciclo de cocción. [6]. Sin embargo, si la velocidad de enfriamiento rápido es demasiado rápida, la temperatura local en el horno es demasiado baja y la diferencia de temperatura es demasiado grande, puede dar lugar a diferentes grados de cristalización de productos en diferentes partes del horno o productos en diferentes partes. Si la velocidad de enfriamiento es demasiado rápida, se puede exceder el límite de tensión de enfriamiento que los muebles del horno pueden soportar, lo que afecta la vida útil de los muebles del horno. Para evitar que la diferencia de temperatura en la zona de enfriamiento sea demasiado grande, se pueden tomar las siguientes medidas:
l) Dado que la transferencia de calor en la zona de enfriamiento es principalmente transferencia de calor por convección, tiene un horno Sección similar a la zona de precalentamiento. En el horno de túnel. La instalación de una "barrera" en la zona de enfriamiento ayuda a suprimir la radiación térmica en la zona de sinterización de alta temperatura.
2) Al colocar múltiples boquillas encima y debajo del producto y soplar aire frío o aire caliente a baja temperatura transversalmente al área de enfriamiento, se puede lograr el efecto de enfriamiento esperado. Sin embargo, para evitar un sobreenfriamiento local en el horno, se debe prestar atención a la selección razonable de la boquilla y al diseño de su estructura y forma.
3) La instalación de un sistema de extracción de aire caliente descentralizado y variable en la zona de enfriamiento del cuerpo del horno puede reducir el flujo de aire caliente al área de cocción y es beneficioso para la distribución de temperatura de la sección del horno.
5.2.3 Distribución y equilibrio de temperaturas en la zona de enfriamiento lento y zona de enfriamiento final del horno túnel de cocción rápida
Cuando el producto se enfría por debajo de 800°C, la fase líquida en el cuerpo verde básicamente se condensa en un estado sólido quebradizo y pierde su termoplasticidad. El producto solo puede depender de la elasticidad para resistir el estrés térmico, especialmente los productos cerámicos sanitarios, cuando se enfría a 573 ° C, se producirá una transformación cristalina oportuna, lo que dará como resultado. en un cambio brusco en el cuerpo (contracción de volumen) se produce una cierta cantidad de estrés de daño. Por lo tanto, se debe utilizar un proceso de enfriamiento lento durante la etapa de cocción convencional. En la etapa de enfriamiento de cocción rápida de cerámica sanitaria, si la distribución de temperatura en el interior del cuerpo es más equilibrada, el producto pasará por esta etapa crítica de forma segura y rápida. Para acortar el tiempo de enfriamiento y asegurar una distribución equilibrada de la temperatura en la zona de enfriamiento del horno, se pueden tomar las siguientes medidas:
l) En la etapa inicial de la zona de enfriamiento, para reducir el impacto de elevación natural en la distribución del flujo de aire caliente y la uniformidad de la temperatura de la sección transversal. Por lo tanto, el techo del horno se puede diseñar como una estructura de techo suspendida baja y plana con pequeños espacios.
2) El enfriamiento rápido seguido de un enfriamiento lento y uniforme (como se muestra en la Figura 5) conduce a la finalización sin problemas de la transformación cristalina oportuna.
3) En las etapas media y tardía de la zona de enfriamiento, se agregan sopladores de aire frío superiores e inferiores y dispositivos de escape de aire caliente (como se muestra en la Figura 5), lo que no solo facilita una temperatura de sección transversal uniforme , sino que también facilita una rápida sinterización.
5.2.4 Requisitos para el método de instalación del horno túnel de cocción rápida sobre horno, la estructura de la mesa del carro del horno y los muebles del horno.
En cuanto al apilamiento de pilas de material, en principio, la relación entre el carril exterior y el canal interior en la pila de material formada entre la pila de material y el techo del horno, la pared del horno y la mesa de la vagoneta del horno debe ser minimizado [7]. Primero, se debe omitir el techo plano para reducir el canal externo en la parte superior, y luego se deben reducir los espacios en la parte superior apilando racionalmente los productos para optimizar la densidad de carga del horno. También se puede utilizar el método de envasado "denso en la parte superior y escaso en la parte inferior". Los productos con gran capacidad calorífica se pueden colocar en la parte superior para reducir la diferencia de temperatura entre las partes superior e inferior. La estructura de la plataforma del horno debe estar hecha de materiales livianos o huecos, resistentes al calor y aislantes del calor. Los muebles del horno deben estar hechos de materiales refractarios livianos de paredes delgadas con buena resistencia al choque térmico y una alta temperatura de ablandamiento de la carga. La proporción de muebles y productos del horno debe controlarse dentro de 2,0.