管狀陶瓷立式干燥的探討

王玉梅 楊華亮 方仁德 盧進聰

摘 要：本文對管式坯體的干燥方式進行探討，以鋁管為中間載體，通過鋁管的高導熱系數及熱脹冷縮原理，制備出水分均勻、尺寸均勻的陶瓷管坯，以滿足燒成均質的管狀陶瓷的要求。

關鍵詞：管狀陶瓷；導熱系數；熱脹冷縮

1 前言

管狀陶瓷的種類較多，應用較廣，如輥棒、剛玉管、爐管、風管及管式膜等在做眾多領域中得到廣泛的應用，其中輥棒和剛玉管顯得尤其重要。一般，管狀陶瓷均采用臥式干燥工藝進行生產，其特點是干燥效率快，操作簡單，但由于是臥式干燥，空間難以有效地利用，且較難提高管坯的致密度。而立式干燥工藝則可以大幅度的提高干燥空間利用率，實現大批量的生產，其最大的缺點是管坯上下溫度差和濕度差難以控制，管坯的上下水分均質性較差，所制備的管狀陶瓷的均質性較差。為此，本文通過研究在管坯內壁套加一鋁管，利用鋁管的導熱系數大，進行快速傳熱從而實現干燥的均勻性，并根據我司的管狀陶瓷現狀，摸索出管狀陶瓷合理的干燥制度。

2 試 驗

2.1 管狀陶瓷臥式干燥

如圖1所示，臥式干燥的空間利用率較低，無法滿足大生產的需求，且需要V形槽托住管坯，與V形槽接觸的管坯和與空氣接觸的管坯其干燥效果有較大的區別，使得管坯的均勻性稍低，所制備的管狀陶瓷的密度的均質性也較差。

2.2 管狀陶瓷立式干燥

現今，一般立式干燥工藝均是通過給整個干燥房施加一定溫度的熱氣，通過管坯從外向里進行熱傳遞，將管坯進行干燥。這種干燥方式的弊端有：

（1） 溫度濕度不能精細控制，無法按照一定干燥曲線進行干燥；

（2） 主要靠人灑水控制濕度，拉風閘控制溫度、冷卻靠人工操作；

（3） 干燥房內的坯管上中下、前中后水分不均勻，導致損耗大，骨裂、分層和皺紋裂多；

（4） 干燥房的供熱系統完全靠底部供熱，導致底部過熱過快干燥，會造成一部分的尾部開裂；

（5） 上中下水分的不一致，還會造成坯管的“窄腰”，給燒成尺寸控制帶來一定影響，還有可能造成管狀陶瓷的彎曲。

針對這些問題，對立式干燥進行改良，目標如下：

（1） 干燥房的整個干燥過程可以實現自控（包括干燥、冷卻）。

（2） 溫度，濕度（通過程序控制表自動獨立控制），加裝熱風爐（燒燃氣或電），保證熱源的穩定性。

（3） 干燥室內的坯管的上中下、前中后的水分差控制在1.0%范圍之內。

例如干燥后坯管水分要求控制在1.5%，經過改造后的干燥房內所有的坯管上中下的水分都應在1.5±0.5%范圍之內。

為達到此要求，具體思路為：

（1）溫度控制。

溫度控制通過熱電偶和溫控表以及可調控的熱風風閘來實現自動控制，熱風的保證通過加裝熱風爐調節干燥曲線和改造窯爐取熱系統來實現。

（2）濕度控制。

放坯管時通過蒸汽控制干燥室的濕度，干燥過程中的濕度通過均布在頂部的抽風管道、抽風機和室溫傳感器以及程控表來實現自動調節。

（3）溫度均勻性控制。

干燥室溫度均勻性主要通過以下措施實現：

a）熱氣通過風管和支風管傳送到每支坯管，熱氣在坯管管芯內高速流動。設計要求：傳送到每支坯管的熱風溫度和風量是一致的，管芯內的熱風風速大于6 m/s。

b）熱風循環系統。在干燥室的底部布有帶孔（孔徑由大到小）的管道，上下管道通過風機連接。風機的開啟通過程序控制。此系統與濕度傳感器連接，在風機處設置可控排風口，可以兼顧起到調節濕度的作用，如圖2所示。

從圖2可知，通過干燥房下面的氣孔，將干燥熱風從底部運輸到管坯上部，利用鋁管的導熱系數大，管坯上部的鋁管處的溫度迅速達到平衡，與此同時，在管坯橫截面方向上，熱量通過鋁管傳遞到管坯的內壁，在經過管坯的橫向方向上，內壁向外壁方向傳遞熱量，最終管坯在橫向和縱向方向上的溫度均較為一致。整個過程管坯進行干燥收縮，由于熱脹冷縮，鋁管膨脹，管坯收縮，鋁管與管坯內壁接觸，傳熱效果加速，經過冷風、微熱風、熱風等干燥過程，溫度降低至室溫，水分降低達到后工序裝窯要求，鋁管也收縮至原始狀態，鋁管從管坯內壁拔出，完成整個干燥過程。

2.3 坯管干燥及回潮制度

采用新型干燥方式進行坯管干燥，經過長時間的摸索，得到的干燥制度如表1。

經過我司的試驗驗證，管坯上下水分均在0.5～1.0%之間，管坯的尺寸偏差在0.8 mm之內。

3 結 論

（1）通過新型立式干燥工藝，管坯的干燥效率大大提高；

（2）通過管坯內壁施加鋁管，利用其熱脹冷縮作用，可以提高干燥效率及干燥后快速的脫模；

（3）通過摸索的干燥及回潮制度，管坯的水分可控制在0.5 ～ 1.0%之間，管坯的尺寸偏差在0.8 mm之內。