高鐵時代型輥道窯產品開發與實踐

摘 要：本文重點闡述了高鐵時代型輥道窯的立項背景、研發目的、設計理念、實用化推進方式和項目意義，指明該款輥道窯開發的成功，不僅僅是因為它有一個簡潔大氣、具有時代感、科技感的外觀，大大地提升了人們的視覺和體感舒適度，優化了人機關系，同時也得益于它具備了一系列實用化功能，包括為輥道窯帶來優良的隔熱效果的窯爐的節能伴侶技術等四項功能。高鐵時代型輥道窯是一款具有完全自主知識產權，承載節能減排技術和數字化管理等先進窯爐技術的輥道窯。

關鍵詞：高鐵時代；輥道窯；窯爐；產品設計；外觀設計；產品開發；外側板

1 引言

高鐵時代型輥道窯具有獨特的外觀設計，其設計靈感來自于“和諧號”高速列車（后面簡稱“高鐵”），外觀簡潔大氣，充分體現高效、安全、科技的產品理念，該輥道窯的設計改變了傳統觀念上為了追求制造成本低、操作維修方便而采取簡單的“裸露式”或為了強調美感而犧牲操作性的窯爐外側裝飾面板（下稱“外側板”）設計方式，利用平板過渡到弧板，大膽采用“全包覆”的設計手法，巧妙的解決了外觀感受和功能效果的雙優化問題，既提升了產品的外觀價值，又提升了操控的安全性、便捷性、舒適性以及外觀結構的耐久性，有力地支撐著窯爐節能方案的實施，是一項窯爐節能伴侶技術。高鐵時代型輥道窯的現場工作照片如彩圖1所示。

2 陶瓷輥道窯外觀設計現狀

目前市場上所出現的陶瓷輥道窯外側板設計主要分成兩類，即平面式和立體式。

2.1 平面式輥道窯外觀現狀分析

平面式輥道窯外觀的常見案例如彩圖2、彩圖3所示。從彩圖2和彩圖3可以看出，窯爐側面一些功能性的結構如燃燒器（噴槍）、調節閥門、燃氣管、助燃風管、觀察孔等都裸露在外側板之外，外觀看上去比較繁雜，外側板直接貼近安裝在窯爐框架立柱上或嵌入在框架立柱間，外側板總體上呈平面狀態，市場上70%以上的輥道窯屬于這一類，其特點是外觀相對復雜零散，外側板拆卸不方便，側板溫度偏高，容易被煙熏或高溫烤壞，導致操作環境較差。

2.2 立體式輥道窯外觀現狀分析

立體式外側板形式特征在于外側板安裝時通常離開窯爐框架外側一段距離，框架立柱橫梁基本上都被隱藏，彩圖4和彩圖5是比較有代表性的兩款立體式外側板。

其中彩圖4立體式外側板由國際上業內最知名的公司最早推出，該設計結構比較復雜，造型較夸張，其地位更像是汽車行業領導時尚的概念汽車，可能是制造成本較高，其銷量占其同期同類產品比例非常少，市場上很少見。之后，國內也有公司推出了類似的設計，從外觀上看，整個外側面都呈“S”曲線形，有少量管線在外側板的外部跨界，風格柔美。

彩圖5代表的是直線或折線結構造型，有一定量的管線跨接在窯爐外側板的外側，風格上充滿陽剛之氣，這款設計包括風格相近的一些直線條，外觀設計在立體式外側板風格市場中占比較大。

總的來講，立體式設計外觀形象比平面式有較大提升，側板的溫度比平面式有改善，但由于它們在燃燒器或輥棒附近，外側板離框架距離還是較近，所以側板溫度還是偏高，彩圖5的外側板風格管線跨界偏多，側板拆裝不太方便。

2.3 輥道窯外觀設計需要創新突破

（1）如前所述，此前的窯爐外觀設計，都有一個共同的缺點，就是外側板裝拆困難，靠近燃燒器附近溫度偏高，產品需要改進；

（2）彩圖5所示的產品正式推向市場已有十年之久，自推出后一直成為市場上高端窯爐的代表，近年來已經開始出現同質化現象，要擺脫這種競爭局面，最好的做法是用更好的產品來替代；

（3）筆者公司的窯爐經過十多年的發展，在各方面都有了極大提升，有一大批新技術獲得突破，近期在節能減排和數字化管理兩個方面都取得重要進展，迫切需要一款能夠承載這些先進技術的產品。

3 高鐵時代型輥道窯設計理念

針對現有的輥道窯外觀結構與風格，在設計上能否進行突破，解決上述各種問題呢？高鐵時代型輥道窯為這種想法給出了肯定的答案。這款設計在造型上以高鐵特征為設計元素，體現高技術、高品質、時代感及綠色環保的理念，以“軟幾何”手法體現嚴謹性與親和力，同時對實用功能進行有效提升。

3.1 靈感來源，確立高鐵時代造型方案

建筑陶瓷輥道窯在80年代開始從意大利引進到國內，經過三十多年的消化吸收和改進提高，現在國內自己制造的這種設備已經完全能滿足市場需求。筆者公司從1999年開始設計制造輥道窯，已經有了三代產品的發展變遷，從最初的仿制款發展到現在的最新產品，在結構設計、材料運用、功能添置與改進、信息技術置入、節能技術應用等各方面都有了全面提升，并取得了一大批相關的專利保護技術，產品在國內外市場上都成為國外先進同類設備的有力競爭者，迫切需要推出一款具有完全自主知識產權，在外觀上能夠表達這些先進性的新型輥道窯。高技術、高品質、時代感和綠色環保，這些設計理念都應該融入這款產品。在現階段，中國的高鐵是國人引以為豪的一款高端大型裝備，它集成了上述設計理念，“高鐵時代與高鐵特征意喻吻合度分析”如表1所示。從表1可以看出，用高鐵來做這款新型輥道窯代言“人”是最好的選擇。

3.2 以平面加弧面為設計特征元素

基于表1分析，工程師在設計上融入了“軟幾何”的設計手法，結合了平面加弧面的特征元素和高鐵的外形特征，風格剛柔相濟，充分體現產品的嚴謹性與親和力，從感官上拉近人機關系。

3.3 選用優質冷板或鋁合金板對窯體進行全包覆設計

設計中利用外側板對窯體進行大膽全包覆設計，同時帶來一系列功能性效果，進一步優化了操作者工作體驗。這種外側板選用優質冷板或鋁合金板經激光切割加工和沖壓而成，板面平整，一致性好。

3.4 以藍白雙色搭配，借用“藍天白云”的概念，表達保護自然環境的理念

在配色上，設計采用了白色和寶藍色結合，弧面部分采用高光白色來強化該處特征元素，運用噴塑工藝提升質感，該處的反光能很好地暗示著高品質的存在，而長線條整齊畫一的布置，也顯得干凈利落。中間部位搭配寶藍色，這部分結構相對復雜，用這種偏深的顏色來淡化變化，加上配以白色這種極淺色產生強反差，從整體上給人一種簡潔大氣，具有時代感、科技感的心理感受。白色和寶藍色都能給人純凈的感覺，體現了藍天白云的概念，設計者以此表達了保護自然環境的理念。輥道窯本身是一種大能耗設備，當下，節能減排、降低環境影響正是該輥道窯在完成其燒成本職功能之外的最重要任務之一。高鐵時代設計理念如彩圖6所示。

4 高鐵時代型輥道窯設計功能

經全包覆設計而成的高鐵時代型輥道窯除了在外觀視覺上起得了突破及市場支持外，還同時開發和實現了節能伴侶等四項產品功能：

4.1 窯爐的節能伴侶技術

高溫助燃風加熱技術是目前最有效的窯爐節能減排技術之一，但當助燃風被加熱到200 ℃或更高的時候，噴槍和助燃風管會很熱，即便是有保溫措施，往往還是會造成有槍區窯爐附近環境溫度過高，給窯爐日常巡視維護造成不便。高鐵時代的開發也是為了配合另一項高溫助燃風節能技術同步開發出來的，在這項技術中，助燃風可以被加熱到350 ℃，對于一條日產10000 m2拋光磚的天然氣窯爐來講，平均每條每天約節省3000 m3天然氣，年減少二氧化碳排放達1700 t以上。高鐵時代外側板的設置，充分改善了爐體表面的熱對流情況，并對這些熱輻射起到有效的隔離作用，操作環境溫度大幅度降低。窯爐工作時環境及外側板溫度如彩圖7所示，這一組照片是在一個項目現場實際拍攝到的，當窯爐環境溫度（地面溫度）為30 ℃時，窯爐工作時高溫區內部工作溫度超過1200 ℃，而該處噴槍附近外側板溫度只有37 ℃，在觀察孔打開封蓋的情況下，外側板附近溫度也只有40 ℃，溫升不超過10 ℃，大大低于行業標準規定的35 ℃環境溫升值，而且測量點在窯爐靠車間內部一側，處高火保溫區位置，這在以前的輥道窯中是不可想象的。

4.2 便于輥道窯安裝、操作和維護

各助燃風管和燃料管全部內置，均不用做任何拆除動作，就可以直接拆除外側板，這樣，不但方便了內部結構的維護，也允許外側板在輥道窯的所有安裝工作完成后才安裝，增加了安裝工作的靈活性。

4.3 保持窯爐外觀常新

以前的窯爐外側板離燃燒器附近的窯體很近，溫度比較高，容易被燒壞、烤黃或煙熏，影響窯爐外觀，特別是有些窯爐外側板內部空間相對封閉，熱對流差，爐內因各種原因外泄的煙氣直接溢流到外側板外側，加速煙熏。高鐵時代外側板在燃燒器附近離開窯體的距離較大，在該處并沒有像以前的設計那樣刻意收窄空間，內部空間沿高度方向暢通，具有良好的導流效果，有利于排煙降溫，規避了上述缺點。

4.4 增加維護的安全性，易于清潔

外表面平整簡單，易于清潔維護，也減少了在清理過程中意外觸碰窯體其它結構的可能，比如閥門等，同時待清潔面溫度也更低，使用安全性得到有效提高。

5 高鐵時代型輥道窯的進階設計

5.1 自主研發，不斷改進

整個項目實施過程經歷了概念設計、細節功能設計、3D模擬、實物樣板、操作性評估、實體工程等環節，每個工程完工后都有總結改進，每個新工程都力求優化提升。

5.2 系統化、系列化推進

窯爐是工程項目的主體，作為一個系統，配套的還有控制柜及臥式干燥窯，為了強調整體化效果，設計者將這兩個分立的配件或設備也做了重新設計。高鐵時代最具特征的元素是設備側面外觀的上下部分別為直板向弧板過渡，板身為噴塑高光白色，側面中間部位采用寶藍色過渡，設計從系統化的角度出發，將這統一的風格全部貫徹到了相關的配件或設備中，舊款輥道窯和高鐵時代的主控制柜、風機柜及雙層普通干燥窯對比如彩圖8～彩圖13所示。

而就輥道窯本身來講，根據使用要求、燃料變化及配置不同，外部結構上又有了很多變化，形成一個系列產品，為了適應不同的管線配置，隱藏內部結構，還原創性地配套開發了附著在外側板上的推拉式活動門結構，操作簡便，成本低，如彩圖14所示。彩圖14中推拉式活動門有兩扇關閉狀態，三扇開啟狀態，用于效果對比。

6 高鐵時代型輥道窯的價值分析與研發啟示

該產品一推出就立即開始正式銷售，在每一個新項目談判過程中，只要客戶知道了有高鐵時代這款產品，他們都指定采用，極受市場歡迎。高鐵時代的推出，就單一事件來講，對公司的企業形象提升程度是空前的，而這一創新過程與結果，同時也給大家帶來很多啟示：

6.1 消費層面

這次產品設計的創新，表面上來看是一次產品外觀的改變，但實際上是一次產品功能和美學感受的雙提升，要做好產品設計就必須堅持“以人為本”的設計思想，這次創新設計過程，就是一次以滿足客戶需求為核心原則的設計實踐過程，其成功在于以下三個方面改變著消費體驗，改善了操作環境：

（1）陶瓷機械，熱工設備像其他工業裝備一樣，在我國經過多年的發展，已經走過了唯功能需求時代，消費者進入了一個多元化需求層次，人們一般性的事物認知過程經歷是由表及里，好的外觀往往會有一個好的開始，能夠引起消費者對產品更多的正面評價，促進成交。在行業里已經有企業愿意花錢請專門的設計公司來升級自己的產品外觀，充分證明外觀設計已經引起了廣大產品開發者的足夠重視。

（2）客戶采購一條好的窯爐，是為了穩定高效地燒制好的產品，這是他的原始需求，而當這個產品在滿足這些需求之外，還有一個符合現代審美觀念、甚至能夠表達一種正能量理念時，其更深層次的潛在需求就被發掘，為客戶增加了附加價值。一條具有時代感的高鐵時代橫臥車間，客戶更愿意帶朋友和他自己的客戶來參觀，銀行客戶經理上門考察也因之而加分，車間的一線操作者因為操作環境的改變也更有好的心情去呵護他要操作的設備。從心理層面去改變生產過程、提升外界對企業的評價。

（3）在行業內的普遍認知上，窯爐旁邊都是很熱的，到了冬天，往往有些員工喜歡到窯爐邊走走，順便取暖。有一個客戶總經理曾說，今年年初當地也很冷，他那天到車間去，想到窯爐邊暖和一下，結果讓他大失所望，用他的話來說：“窯爐邊上冰涼的……”。一下子完全改變了他對窯爐的認知，高鐵時代型輥道窯的出現，將改變人們對窯爐操作環境是一個高溫操作環境的看法。

6.2 設計層面

高鐵時代的成功，也將對引領設計趨勢、推動行業發展起到積極作用。

（1）工業窯爐，特別是大型連續式工業窯爐的外觀設計通常來講長期不變，大部分都還是停留在“遮丑”的層面上，通過高鐵時代的引領，這些窯爐的外觀設計也可以借鑒這種大膽包覆的理念，在保證或開發出新的使用功能前提下，展示出更加賞心悅目的外觀，營造出更加舒適清爽的工作環境。

（2）大型工業裝備也可以像更多的終端消費品一樣，有一個讓人愉悅的外觀，而更好的設計是在提升外觀美感的同時，還賦予產品更多的功能，實現從外到里的升級，這是產品設計者的最佳努力方向，而要做到這一點，設計師首先要對產品消費者需求有深刻全面的認識，在此基礎上，再結合功能需求和結構特點去賦予產品獨具特色的外觀，并實現設計者的想法。

（3）側重于產品外觀的工業設計，往往是由專業的工業設計團隊來擔任主力軍，但實際上產品制造與銷售的公司在對產品研發設計過程中，也同樣有機會做出好的外觀設計，他們最大的優勢就是理解產品，理解客戶需求及潛在需求。

（4）在國內，早些年鈑金加工的主流設備基本上都是剪板機，折板機和機械式沖床，大多數工業產品的外觀設計因為考慮到加工性問題，外板設計結構都很簡單，開孔也多停留在非圓即方上，近年來由于數控沖和激光切割等先進加工技術的普及，充分解放了設計人員的想像空間，在生產成本被有效地控制的前提下，鈑金加工可以更加多樣化，復雜化。平板上要開出任何復雜的幾何圖案，也只要編個程序就能自動解決。這種變化，服務于產品設計的工程師一定要充分了解并利用。

6.3 社會層面

高鐵時代型輥道窯的面世，在經濟大環境持續走低的情況下，依然能夠讓產品明顯產生一個熱銷效應，這就是創新的力量，對于創新引領起到一個很好的示范效果。

7 結論

高鐵時代型輥道窯是一款具有完全自主知識產權，承載節能減排技術和數字化管理等先進窯爐技術的輥道窯。高鐵時代型輥道窯，對比以往的設計，在功能性和美學需求兩方面都得到有效提高，其最大的創新之處在于運用平板連接上下兩端的弧板，對窯體外表面進行全包覆設計，讓整個側板離開窯架表面，將附屬在窯架上的閥門、管線、燃燒器、觀察孔等裝置都包覆在里面，板上的開孔是為了讓上述的各種附著件留出必要的操作或觀察空間，該設計優點主要體現在能為輥道窯帶來優良的隔熱效果，是一項窯爐的節能伴侶技術；操作方便；外表面易于清潔維護，提高了設備操作的安全性；能夠保護輥道窯外側板不受高溫侵害，不受煙熏侵害，使其歷久如新；外觀簡潔大氣，具有時代感、科技感，大大地提升了視覺和體感舒適度，為設備增加了附加值。

參考文獻

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