陶瓷的制造过程(下)





  我们从电视上面或者都能见过怎样制作陶瓷工艺品的。其实陶瓷人才们都是专业人才,对于每一件作品,陶瓷设计师们在开始之前都该定好初步形态了。下面不多说,一起来认识下一件陶瓷工艺品的制作过程

  陶瓷干燥法及干燥设备
  1.1 卫生陶瓷生产对干燥器的要求
  (1)要有良好的干燥质量,而且干燥制度要易与控制,操作方便灵活。
  (2)产量要高,并要利于下一道工序的进行。
  (3)能源消耗要少,在可能情况下应尽量利用工厂的余热。

  在自然干燥的老式企业里干燥的能耗很高,有的甚至达到生产能耗的40%。由于干燥的操作温度较低,而陶瓷烧成又离不开高温窑炉,因此一般陶瓷工厂都有大量余热可供利用。

  (4)生产强度高,占地少。
  (5)省力,省工序,特别是易于和前后工序连成自动线,减少搬运次数。
  (6)对环境污染小。现代注浆车间里有大量精密的机械设备,有时需要安排两班或三班生产。因此,不能适应高温高湿的环境。

  1.2 干燥器的分类
  (1)按干燥制度是否进行控制可分为:自然干燥和人工干燥。由于人工干燥是人为控制干燥过程,所以又称强制干燥。
  (2)按干燥方法不同进行分类 可分为:1)对流干燥 其特点是利用气体作为干燥介质,以一定的速度吹拂坯体表面,使坯体得以干燥。2)辐射干燥 其特点是利用红外线、微波等电磁波的辐射能,照射被干燥的坯体使其得以干燥。3)真空干燥 这是一种在真空(负压)下干燥坯体的方法。坯体不需要升温,但需利用抽气设备产生一定的负压,因此系统需要密闭,难以连续生产。
4)联合干燥 其特点是综合利用两种以上干燥方法发挥它们各自的特长,优势互补,往往可以得到更理想的干燥效果。

  还有一些干燥方法,在卫生瓷生产中没有得到应用。按干燥制度是否连续分为间歇式干燥器和连续式干燥器。连续式干燥器又可按干燥介质与坯体的运动方向不同分为顺流、逆流和混流;按干燥器的外形不同分为室式干燥器、隧道式干燥器等。

  1.3 成形车间干燥系统
  这种干燥系统主要适用于石膏模每天只成形一次(白班成形)的工厂,按间歇方式操作。按照干燥制度能否调节分成以下两种干燥系统。它们具有的共同优点是:坯体在脱模以后,无需多搬动即可进行干燥,不需另建干燥器,节省投资:能充分利用成形车间的热量和空间。

  (1)传统的成形车间干燥系统
  过去传统的方式是在成形车间内安装蒸汽管道和散热器。在成形工人下班后,打开蒸汽阀门,提高成形室内的温度,对坯体进行加热干燥。由于车间内湿度不能控制,加热效率很低,现在已较少使用。

  (2)带温、湿度自动控制的成形车间干燥系统
  这种系统已属于人工干燥,在各组台架之间均匀设置吹风管道(3支或更多)。室外新鲜空气由抽风口被吸入管道内,与室内部分再循环的干燥废气混合,经过滤器除去空气中的杂质,再经冷却管、加热器,最后由通风机加压后送入吹风支管,对湿坯进行对位干燥。与传统干燥方式相比,这个系统具有以下特点:(1)利用废气再循环,可以节约加热器的热量消耗;(2)干燥制度具有可调节性。配合自动控制系统后,可以按给定的程序,准确调节干燥介质的温度、湿度,因此干燥质量好。(3)采用多个送风口,对位吹风干燥,室内温、湿度比较均匀,能量利用率有所提高。

  热源可以用蒸汽、窑炉余热、或另设热风炉产生热风。热交换器的形式,最好采用空气侧带肋片的热管式换热器。若是利用窑炉余热,需根据具体情况决定:当抽取的热风是清洁的,没有混入窑内气体就可以直接掺入干燥废气,调整温、湿度后,作为干燥介质使用:当利用烟气余热时,可在烟道装设间壁式热交换器,也可将烟管通入成形室内利用其余热,但此时无法控制干燥制度;当抽取窑内冷却制品的空气时,因为容易混入烟气或杂质,最好经热交换后使用。另设热风炉的情况,可参照蒸汽加热器的办法处理。

  由于成形车间很大,室内热气体上浮,即所谓气流分层。上部热气流具有大量热能而难以利用,下部又容易漏入冷风。即使采用棉门帘等方法密封,也难达到理想效果。一些厂家在屋顶安装多个吊扇,并合理布置再循环抽风口及送风口的位置,引导室内气流合理流动,可以在一定程度上改善由于气流分层造成的恶果。坯体的干燥制度也有两种情况:一种是湿修后的坯体,其含水率较高;另一种是干修后的坯体,其含水率较低。

  陶瓷坯体的干燥过程
  在对流干燥过程中介质与坯体之间既有热交换,又有质交换,可以将其分为下面三个既同时进行又相互联系的过程: (1)传热过程。干燥介质的热量以对流方式传给坯体表面,又以传导方式从表面传向坯休内部。坯体表面的水分得到热量而汽化,由液态变为气态。(2)外扩散过程。坯体表面产生的水蒸汽,通过层流底层,在浓度差的作用下,以扩散方式由坯体表面向干燥介质中移动。(3)内扩散过程。由于湿坯体表面水分蒸发,使其内部产生湿度梯度,促使水分由浓度较高的内层向浓度较低的外层扩散,称湿传导或湿扩散。

  当坯体中存在有温度梯度时,也会引起水分的扩散移动,移动的方向指向温度降低的方向,即与温度梯度的指向相反,这种单由温度梯度引起的水分移动称热湿传导或称热扩散。在实际的干燥过程中,水分的内扩散过程一般包括湿传导和热湿传导的共同作用。

  (二)坯体干燥过程的特点
  干燥过程依次分为如下几个阶段; (1)加热阶段。由于干燥介质在单位时间内传给坯体表面的热量大于表面水分蒸发所消耗的热量,因此受热表面温度逐步升高,直至等于干燥介质的湿球温度,即到达图中A点,此时表面获得热与蒸发耗热达到动平衡,温度不变。此阶段坯体水分减少,干燥速率增加。

  (2)等速干燥阶段。本阶段仍继续进行自由水排除。由于坯体含水分较高,表面蒸发了多少水量,内部就能补充多少水量,即坯体内部水分移动速度(内扩散速度)等于表面水分蒸发速度,亦等于外扩散速度,所以表面维持潮湿状态。另外,介质传给坯体表面的热量等于水分汽化所需之热量,所以坯体表面温度不变,等于介质的湿球温度。坯体表面的水蒸汽分压等于表面温度下的饱和水蒸汽分压,干燥速率恒定,故称等速干燥阶段。

  因本阶段是排除自由水,故坯体会产生体积收缩,收缩量与水分降低量成直线关系,若操作不当,干燥过快,坯体极易变形、开裂,造成干燥废品。等速干燥阶段结束时,物料水分降低到临界值,K点即为临界水分点。此时尽管物料内部仍是自由水,但在表面一薄层内已开始出现大气吸附水。

  (3)降速干燥阶段。K点为等速干燥阶段与降速干燥阶段的转折点。自K点继续降低水分,过程即进入降速阶段。此时,坯体含水量减少,内扩散速度赶不上表面水分蒸发速度和外扩散速度,表面不再维持潮湿,干燥速率逐渐降低。由于表面水分蒸发所需热量减少,物料温度开始逐渐升高。物料表面水蒸汽分压小干表面温度下的饱和蒸汽分压。降速干燥阶段的干燥速率,取决于内扩散速率,故又称内扩散控制阶段,此时,物料的结构、形状、尺寸等因素影响着干燥速率。

由于本阶段排除的是大气吸附水,坯体不产生体积收缩,不会产生干燥废品。