摘要：本文针对传统推板窑的一些不足设计了新一代电热式全自动辊道窑，着重介绍了辊道窑炉的优化设计性能。应用结果表明，相对推板窑而言，辊道窑具有烧结后产品尺寸和性能一致性好、成品率高、运行成本低等特点。
关键词：推板窑；辊道窑；节能
1、引言
隧道式推板电窑是一种结构轻巧、使用方便灵活、精度高的连续式窑炉。广泛应用于电子工业，尤其是磁性材料与器件行业中的主要烧成设备，同时也是影响产品成品率的关键设备。
由于传统推板窑的设计都存在炉膛温度波动大（1300~1500ºC）、炉膛截面温度大（±6ºC）等缺点，从而导致产品的尺寸和性能一致性差。另外，传统推板窑炉其运行方式都是以推板作为承载体，其本身是一个吸热过程，一定程度上直接浪费了能耗。而辊道窑则采用陶瓷辊棒作为传动形式产品可直接排放在耐火堇青石质移进板上，不建议使用匣钵。一方面减少了磨擦系数，防止堵炉现象的发生，另一方面产品可有效地进行高温辐射，提高产品质量档次。
全自动辊道窑是在推板窑的设计过程中，我们通过科学的分析与实践，大胆地进行对推板窑存在问题的改进，改进后设计的辊道窑具有明显的特点：产量大、能耗低、精度高、烧结后产品的尺寸和性能一致性好，成品率高。
2、结构设计
2.1分体结构
本电窑整个外壳采用钢架式分体结构，外壳漆采用静电喷塑，美观大方。主体部分由5节窑体和窑头、窑尾工作平台等几部分组成。按热工优化设计制度，全窑可分为预热带、烧成带、冷却带三个工作带。其中窑体的每一节都设置了一组排气管道，可自由调节风量，用于排除窑内废气，并使窑内气流按冷却→烧成→预热的方向循环流动。
2.2耐火材料
根据工作温度而定：1000ºC以下采用一级高铝砖，1280~1350ºC工作常温区采用氧化铝含量>75％的刚玉质耐火材料，炉膛砖采用异形砖拼装形式，连接面为套榫曲封结构，其特点是密封、保温性能好。炉膛外壁采用高强度轻质保温耐火砖为外衬，与外壳金属架相隔处采用硅酸铝耐火纤维制成砖状拼装而成。改变了原传统的轻质粘土或轻质高铝砖作为外层的设计，使其炉壁温度降低，起到保温、隔热的作用。移进板材质选用优质耐火材料－堇青石，该质料具有耐磨性好、冷热急变性好，使用次数在正常情况下不小于40次的特点。
2.3传动系统
传动系统采用全辊道结构，主要包括辊棒、传动齿轮、传动轴、减速机和变频控制器等。窑炉边设有回转道，传动系统工作时，由变频器控制减速机的输出轴按一定速度转动，并通过传动轴、传动齿轮带动辊棒转动，使放置在辊棒上的工作按预定速度由预热带向烧成带、冷却带移动，使装烧产品的耐火移进板出窑后返回进口处，完成产品的全过程烧成工艺，并综合利用空间场地将被烧产品在回车道上进行装放。
2.4回转道机构
窑体边接出回转道框架，上面设有金属辊道，采用链轮和链条传动，辊道间的中心距设计为150mm，可将从窑体出口的耐火板拨入回车道上，自动地输送至进口处，装烧产品可在回车时的中途进行。另外，该回转机构在回车道的端部装有一妆渌傧低车拇爸?快慢速度均可任意调节，并独立配置电脑控制屏。
2.5温控系统
窑炉配置一台中心配电柜，柜体采用静电喷塑，美观大方，其中电柜均采用可控硅移相触发，PID自动调节，智能化仪表数字显示，每路均为独立定值自动控制，可手动、自动双向切换。为了能及时了解窑炉的运行情况和便于考虑和复核，系统设置了电流表、电压表、功率表、电度表及温度打印仪。 控制原理如图3所示。
调节器 可控硅 发热体
外界干扰
温度设定 显示仪表 报警器 炉 膛
热电偶
打印仪
图3控制原理方框图
3、设计结果
根据以上设计理论，结合磁性材料生产工艺实际情况，为确保烧结产品的尺寸和性能一致性，提高成品率。我们设计了一条总长36m的全自动辊道电窑，主要技术参数如下：
l 炉膛尺寸（L×W×H）：36000×610×135mm（辊道面到窑顶）
l 最高使用温度： 1400ºC
l 额定功率： 180KW（保温功率120KW）
l 控温精度： ±1ºC
l 炉内横截面温差： ±5ºC
l 炉表温升： 50ºC
l 产品出口温度： 80ºC
l 推进速度： 5~150mm/min连续可调
l 发热元件： 等径sic棒
l 耐火移进板尺寸： 420×260×20mm
l 控温点： 10点
4、产品及产量预算
(1) 所烧产品以部分磁性材料元件为例，见下面：
代 号 1号 2号 3号 4号 5号 6号
产品尺寸 ø 80×40×15 ø 70×32×12 ø60×32×10 ø 58×20×13 ø 49×19×10 ø 32×18×6
ø 80×40×12 ø 70×32×8 ø 60×32×8
坯件外径mn 96 84 72 69 54 36
坯件长度gmm 21.2 17.2 14.5 18.5 14.6 9.3
17.2 14.5 11.9
坯件重量含水 g 340 226 130 190 81 22
276 190 104
高温区时间hh 3 3 3 2 2 2
（2）本窑炉设定了两条温度曲线，（A、B）。A对应的产品在高温区3小时，B对应的产品在高温区2小时。根据用户的产品工艺，通过调整各温区的温度给定值与移进板的速度，可取得除A、B曲线外的多条温度曲线。
（3）温度曲线说明：
编号 温度范围ºC 温区长度m 所需时间h 升温速度ºC/h
A B A B
1 20－500 10.6 7 3.5 71 142
2 500－900 3.8 2.6 1.3 154 308
3 900－1260 A3.3 B1.8 2.2 0.6 164 600
4 1260恒温 A4.5 B6 3 2 0 0
5 1260－80 13.8 9.2 4.6 -128 -256
合计 36 24 12
5、计算产品说明：
每天按24小时计算，每月按30天计算，每年按300天计算，即：每天＝24小时，1月＝30天，1年＝300天。
（1）设：1＃－（1）产品按曲线A烧成，周期为240小时每出一板位（即二块移进板），所需时间：
移进板长／每小时移出长
0.42m/1.5m/n 即0.42m/1.5m/n=0.28n
每天出板量为： 24h÷0.28h/板×2＝171.4板
每天出产量为： 171.4板×32只/板×2＝5484只
每只产品重量为： 340Kg×5484只＝1864Kg
每月产量： 1864Kg×30＝55920Kg
年产量： 1864Kg×300＝559200Kg 即56吨
（2）设4＃产品按曲线B进行烧成，烧成周期为12小时每出一板位（即二块移进板）所需时间，
移进板长／每小时出长＝0.42m÷3m/h=0.14h
每天出板数为： 24h÷0.14h/板×2＝343板
每天出产量为： 343板×72只/板=24696只
每只产品重: 190g×24694＝4690公斤
每月产量： 4690×30＝140.7吨
每年产量: 4690×300＝1407吨
6、结论
经过实际生产使用证明，使用该辊道电窑烧结磁性材料，有如下优越性：
（1）由于炉膛上下层都有sic棒进行加热，且控温精确，保证了产品烧结温度和时间的一致性，从而保证了产品尺寸和性能的一致性，大大提高了成品率。
（2）设备自动化程度高，大大降低了操作工人的劳动强度，提高了产量。
（3）由于窑炉采用了辊道形式，能源的利用率大大提高，降低了运行成本，减小了堵炉风险。
（4）由于该窑的保温性能得到提高，降低了环境湿度，使工作环境得到了改善。
