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推板式陶瓷电容器烧结窑炉的优化设计
摘 要:本文介绍了陶瓷电容器窑炉的优化设计过程,应用结果表明,这种高温烧结设备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;陶瓷电容器;节能
1、 前言:
随着电子工业的高速蓬勃发展,迫切要求具有击穿电压高、体积小、可靠性高的高压陶瓷电容器。现在,中高压陶瓷电容器的瓷料主要为钛酸钡基和钛酸锶基瓷料。针对这两种瓷料,在中高压电容器产品的烧结过程中,需要有较高的温度、良好的炉温均匀性。针对这一要求,我们设计了CLQJ系列节能型推板式电容器烧结电窑。
2、 电窑介绍:
该电窑为节能型全自动1300ºC型单孔推板窑炉,设备由炉体、智能温度控制系统两大部分组成。炉体采用带走轮分体式结构,便于运输安装及检修,炉体连接后直接水平铺设在钢轨上。炉膛采用计算机定位软件优化设计结构,整体设备紧凑合理。温控系统采用原装进口日本导电智能温度仪表、晶闸模块调压、温度控制精度高、长期运行稳定可靠。窑炉外壳及控制系统外壳,均采用静电喷涂挂板双层结构,美观大方。
3、窑炉的结构形式:
在窑炉的设计过程中,我们充分根据电子陶瓷产品的工艺及节能要求,合理选用炉膛结构、保温材料、加热元件、控温方式等,以保证电容器产品的烧成质量。
l 针对工艺要求的设计:
陶瓷电容器瓷片中含有结合剂及溶剂等在加热过程中挥发的物质。在加热的过程中,传热的方向与传湿的方向相反。在炉体的升温阶段,如炉温与产品的温差相差过大的情况下,产品表面迅速干燥,由于产品截面温度梯度大,产品内部温度较低,内部挥发物还未排出。待到产品内部温度升高后,挥发物生成却不易排出。产品的表面还易形成裂纹等影响产品质量。针对这一情况,在炉体的升温阶段,我们合理的布置排胶烟囱,以便生成的胶体能够迅速排出。同时,合理选取加热元件的表面功率,降低加热元件表面温度与炉膛温差,达到产品的内外温差低的目的。从而,保证产品在预烧阶段的质量。
在烧成阶段,由于产品对炉温的均匀性要求高,所以,我们采取了细化加热区,上下控温的方式。同时,由于炉膛中的传热以辐射、对流为主,根据炉膛的结构型式,上部加热区中辐射遮蔽小,下部加热区有底板遮挡,所以对下部加热元件的辐射遮蔽大;另一方面,由于加热的空气存在温度压头而上浮,也使上部温度较高。为了改善这种状况,我们合理布置上下加热元件距产品的距离,上下加热元件采取不同的功率配置。使得炉温的均匀性得到保证。在炉体的降温区,根据电子陶瓷的特点,布置急冷气幕,使产品能够迅速冷却,缩短了窑时,提高了生产效率。
l 炉体结构的设计:
在节能要求的前提下,根据连续式隧道炉的特点,尽量降低炉壁表温度,达到减少散热损失的目的。同时,应尽量减轻炉衬的重量,达到减少蓄热损失的目的。据上述要求,在炉体炉膛及保温材料的选用中,在内炉膛方面,为保证炉膛有足够的高温强度,内炉膛采用的是重质耐火材料。在高温区,我们采用耐温性能极佳的刚玉莫来石异型砖,在低温段内炉膛采用一级高铝异型砖。外层保温材料采用轻质保温砖与纤维材料的复合结构。因底部保温材料要承受炉体侧墙、顶墙、内炉膛及产品的压力。所以,底部保温材料选用轻质保温砖。为保证炉膛的稳定性,在炉侧每隔一定距离用轻质保温砖支撑,在其间填充高档纤维棉,炉顶亦采用纤维棉。这样,减轻了炉顶对内炉膛的压力。同时,纤维棉的导热系数低,保温性能好,密度小,大大降低了炉体壁表温度,又减少了蓄热损失。
4、设计结果
根据以上设计结特点及针对陶瓷电容器的烧结工艺,我们设计制造了一条长12.7米的推板电窑,主要技术参数如下:(仅供参考)
l 额定温度: 1380 ºC
l 额定功率: 93 KW
l 炉膛尺寸(L×W×H): 9260×320×190 mm
l 炉体尺寸(L×W×H): 9260×1360×1510 mm
l 温区组数: 11 组
l 控温点数: 15 点
l 推板尺寸: 250×250×30 mm
l 控温精度: ≤±1 ºC
l 推进速度: 200~1000 mm/h
5、结论
综上所述,该推板电窑其结构的合理性,最大程度地满足了批量生产电子陶瓷的生产需求,整体设备集现代化自动控制技术、高温加热技术于一体,是又一替代传统窑炉的新一代高技术理想烧成设备。 4/8/2004


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