陶瓷烧成与窑炉热工
陶艺 陶瓷烧成课件
（2）.龙窑——一般都是依山坡而建，坡的大 小缓急直接影响烧成时间和产量。
一般窑头坡度大，易上火，窑尾坡度小，易 存火，低的一端为火膛，高的一端有排烟 口。
龙窑的只要特点是升温快、降温也快，维持 火焰和还原时间长。使用的材料为松柴。
在我国南方比较多见。（如浙江龙泉、福建 德化、在景德镇的湖田也多出发现了龙 窑。）
一次烧成和二次烧成
一次烧成：是指经过成型、干燥或施釉后的 生坯，在烧成窑内一次烧成陶瓷产品的工艺 路线。 二次烧成：是指经过成型干燥的生坯，先在 素烧窑内进行第一次烧成(素烧）后的产品， 经拣选，施釉等工序后，再进行第二次烧成 （釉烧）的工艺路线。
设置烧制曲线
釉下烧成曲线
釉上烧成曲线
（三）升温曲线
使之变成“形如覆瓮”的蛋型， 所以也叫瓮形 窑或蛋形窑，景德镇人把这各独具地方特色， 独具技术优势的属于平焰式的窑叫镇窑。
电窑认识
以此款八边形顶 开盖窑炉为例。
此款窑为顶开 盖，小且轻便。 0.07立方、6kw、 220v、接线为4m ㎡以上的全铜 线。
窑炉结构
采用五层不同结构层完美结合。 最里层为高温砖，然后以高保温耐火棉保
150~500℃：坯体可快速升温，比较安全，失去结合 水，碳酸盐、黑云母的分解，气体很容易溢出。
500~700℃：较松散，石英在573℃有突变，膨胀系数 较大。
700~900℃：可快速加热坯体，比较安全，碳化物燃 烧成气体，并排出，坯体气孔增多，可不限制加热速 度，因为坯体很薄，可渗透性强。
• 900~1100℃：在烧成收缩很严重之前要减小制品间 的温差，在900度是升温较慢，盐酸盐分解许多气泡 在釉面玻化之前必须排出，快速升温会导致石膏混入 坯体或已干燥的可溶性盐类集中到一起，坯体炸裂。
窑炉及陶瓷烧成
葫芦窑是景德镇人在元代把马蹄窑和龙窑的特点 结合起来，产生的新窑体。
葫芦窑综合了马蹄窑半倒焰的技术和龙窑窑体结 构的长处，形成了南北优势并存的产物。
第一讲
窑炉及陶瓷烧成
李萍 2013年5月
陶瓷是火的艺术。 烧成（烧结）是在热工设备中进行的。 这里热工设备指的是陶瓷生产窑炉及其附属设备。 烧结陶瓷的窑炉类型很多，同一种制品可在不同 类型的窑内烧成，同一种窑也可烧结不同的制品。
第一节 窑炉的发展历程——古代窑炉
1. 最原始烧陶的方法是不用窑的 垒坯露天烧：在地面上挖一浅坑或在地面铺上小 石头块，上面放上陶坯后，用干枝柴草围住周围 顶部，外面涂抹较稠的黄土泥，上留通风小孔， 地面点火烧制。
窑内容量大约在200-240m3左右，整个窑由多个室串联组成， 每个窑室有大有小，窑头与窑尾小，越接近中间越大，每个窑 室的隔墙下有通火孔，窑室的每个后顶上有排气口，同时每边 各开一个窑门，窑长因各地不同而异。
8. 明末景德镇创造发明了烧制温度达1300℃以上 的景德镇窑。
窑身如半个瓮俯覆，又似半个蛋形覆置，也象一个前 高后低的隧道。 景德镇窑是在明末清初时期，在葫芦窑基础上演化而 成的。其特点是把葫芦窑两室之间的折腰取消，使之 变成“形如覆瓮”的蛋型，所以也叫瓮形窑或蛋形窑， 景德镇人把这个独具地方特色，独具技术优势的属于
梭式窑
梭式窑是一种现代化的间歇窑，其结构与 隧道窑的烧成带相近，由窑室和窑车两大部 分组成，坯件码放在窑车棚架上，推进窑室 内进行烧制，在烧成冷却后将窑车和制品拉 出窑室外卸车，窑车的运动犹如织布机上的 梭子，故称为梭式窑。
陶瓷烧成技术
第三讲陶瓷烧成技术烧成是将陶瓷坯体在相应的窑炉中进行加热处理，使其发生一系列的物理化学变化，形成预期的矿物组成和显微结构，从而形成固定的外形并获得所要求性能的工序。
烧成时坯体将发生脱水、分解、化合等物理和化学变化，烧成后制品具有一定的机械强度及使用性能。
陶瓷烧成的窑炉主要有隧道窑、辊道窑、梭式窑等。
烧成时的温度制度、气氛制度、压力制度等与产品的质量有直接关系。
因此，烧成过程是陶瓷生产中重要的工序之一。
一、陶瓷坯体的烧成过程（一）烧成过程的阶段划分陶瓷坯体烧成时，根据不同温度区间的主要作用与主要变化反应可分为如下几个阶段（见表3-1）。
在整个烧成过程中，制品在窑内经历了不同的温度变化和气氛变化，既有氧化、分解、新的晶体生成等复杂的化学变化，也伴随有脱水、收缩、以及密度、颜色、强度与硬度的改变等物理变化。
并且这些变化总是相互交错地一起进行。
（二）影响坯体烧成时物理化学变化的主要因素影响坯体烧成时物理化学变化的主要因素主要有坯料的化学组成与矿物组成、坯料的物理状态等。
1．坯料的化学组成与矿物组成根据坯料的化学组成，可以推断坯体在烧成过程中产生膨胀或气泡的可能性，可以估计坯体的耐火度的高低，也可以推断坯体烧后的呈色等。
坯体在烧成过程中的物理化学变化与坯体的化学组成有关，但坯料的化学分析只能提供坯料性质的大致情况，不能完全说明问题的本质，因为化学分析是将泥料的化学组成用氧化物表示出来，实际上泥料的各种成分绝大部分不是以游离氧化物形式存在，而是各式各样的化合物。
更准确地说，坯体在烧成过程中的物理化学变化是取决于泥料的矿物组成。
例如高岭土和多水高岭土，它们的晶体结构基本相似，但在加热过程中的脱水反应是不相同的。
即使是同一氧化物，在两种不同的矿物组成中所起的作用也不一定相同，例如游离石英与黏土或长石中的氧化硅，其所起作用的性质就不一样。
同样是氧化硅，在以不同的晶态（石英、鳞石英、方石英）存在时，会表现出不同的特性。
窑炉及陶瓷烧成
隧道窑始于1765年，当时只能烧陶瓷的釉上彩，到了 1810年，有可以用来烧砖或陶器的，从1906年起，才用 来烧瓷胎。
隧道窑一般是一条长的直线形隧道，其两侧及顶 部有固定的墙壁及拱顶，底部铺设的轨道上运行 着窑车。
据不同的制品来调节烧成温度。 缺点： 1、由于装窑、出窑均在窑内操作，故劳动强度大
2、热量损耗大，排出温度要很高，不然下部产品 烧不熟。
3 、是间歇式的，余热利用困难。
窑炉及陶瓷烧成
3. 梭式窑：
是间歇烧成的窑， 跟火柴盒的结构 类似，窑车推进 窑内烧成，烧完 了再往相反的方 向拉出来，卸下 烧好的陶瓷，窑 车如同梭子，故 而称为梭式窑。
窑炉及陶瓷烧成
火焰流向仍采用倒焰式，以对制品进行较 为均匀、全面的加热。
烧成后冷却了的制品随窑车拉出窑外，再 将另一部装好坯件的窑车推入窑内，进行 焙烧。
如此循环往复，象织布的梭子、桌子的抽 屉，故称为梭式窑、抽屉窑。
窑炉及陶瓷烧成
（二） 连续式窑
连续式窑炉的分类方法有多种，按制品的输送 方式可分为隧道窑、高温推板窑和辊道窑。
时燃料的灰渣经常会沾污制品而导致颜色不
良，为确保质量，就要采用匣钵。
清人朱琰在《陶说》中谈及匣钵时云：“瓷坯宜净， 一沾泥滓，即成斑驳，且窑风火气冲突伤坯，此所以 必用匣钵也。”
窑炉及陶瓷烧成
（2）若采用燃气窑、电窑等洁净能源的窑炉烧 制时（如陶艺），则趋向无钵烧制，窑内坯胎
的搁置主要以硅碳棚板为主。
窑炉及陶瓷烧成
2. 发热元件 电炉按炉温的高低可以分为低温（工作温度
陶瓷烧成工艺与制度
陶瓷烧成工艺制度与窑炉一陶瓷烧成烧成是指坯体在高温下发生一系列物理化学反响，使坯体矿物组成与显微构造发生显著变化，外形尺寸固定，强度进步，最终获得某种特定使用性能陶瓷制品的过程。
坯体在烧成过程中的物理化学反响，如表1所示：二烧成工艺制度烧成制度包括温度制度、气氛制度和压力制度。
影响产品性能的重要因素是温度和气氛，压力制度旨在温度和气氛制度的实现。
温度制度包括升温速度、烧成时间和保温时间，冷却速度等参数。
2.1 烧成温度曲线的制定烧成温度曲线表示由室温加热到烧成温度，再由烧成温度冷却至室温的烧成过程全部的温度—时间变化情况。
烧成温度曲线的性质取决于以下因素：①烧成时坯体中的反响速度。
坯体的组成、原料性质以及高温中发生的化学变化均影响反响的速度。
②坯体的厚度、大小及坯体的热传导才能。
③窑炉的构造、形式和热容，以及窑具的性质和装窑密度。
2.1.1 升温速度确实定低温阶段：升温速度主要取决于坯体入窑时的水分。
氧化分解阶段：升温速度主要取决于原料的纯度和坯件的厚度，此外，也与气体介质的流速和火焰性质有关。
高温阶段：升温速度主要取决于窑的构造、装窑密度以及坯件收缩变化的程度。
2.1.2 烧成温度及保温时间确实定烧成温度必须在坯体的烧结范围之内，而烧结范围必须控制在线收缩(体积收缩)到达最大而显气孔率接近于零〔细瓷吸水率<0.5%〕的一段温度范围。
最适宜的烧成温度或止火温度可根据坯料的加热收缩曲线和显气孔率变化曲线来确定。
保温时间确实定原那么是保证所需液相量平稳地增加，不致使坯体变形。
2.1.3 冷却速度确实定冷却速度确实定主要取决于坯体厚度以及坯内液相的凝固速度。
2.2 气氛制度气体介质对含有较多铁的氧化物、硫化物、硫酸盐以及有机杂质等陶瓷坯料影响很大。
同一坯体在不同气体介质中加热，其烧结温度、最终烧成收缩、过烧膨胀以及收缩速率、气孔率均不同，故要根据坯料化学矿物组成，以及烧成过程各阶段的物理化学变化规律，恰中选择气体介质〔气氛〕。
浅谈现代陶瓷窑炉的烧成制度
陶瓷窑炉的烧成制度分为温度制度、压力制度和气氛制度。
其中温度制度和气氛制度直接影响产品的产量的质量，而压力制度保证温度和气氛制度的实现。
它们之间既相互影响又相互辅助，在现代陶瓷窑炉中，由于在结构上与传统窑炉相比有了较为明显的变化，一些新方法，新技术已应用于现代陶瓷窑炉中，故而烧成制度，尤其压力制度呈现出了新的特点。
从而要求温度和气氛制度与之相适应。
一、现代陶瓷窑炉烧成制度最近几年，随着陶瓷窑炉的引进、消化吸收和对传统窑炉的改造，现代陶瓷窑炉已经在陶瓷工业中占到统治地位。
比传统窑炉，无论是在预热带、烧成带和冷却带，现代陶瓷窑炉都应用了新方法、新技术。
比如：在预热带，现代窑炉都较为普遍地使用了顶吹和侧吹气幕风。
这对于调节预热带上下温差，升温速率的缓急和窑头温度有关至关重要的作用，气幕风的使用，使得在预热带上部的一段区域内呈现一定程度的正压，而不象传统窑炉预热带全呈匀压的状态。
由于大部分窑炉都使用洁净化的燃料，如城市煤气、液化石油气和天然气，故而现代陶瓷窑炉自动控制水平提高，最高温度点能够控制到±1℃的范围内，并且能长期保持稳定，在冷却带，急冷风由狭缝式改为排管式冷却，冷却效果均匀稳定，在传统窑炉中，由于急冷风比较集中并且量大，急冷温度一般都在750℃以上，而在现代窑炉中，急冷温度甚至可以降到600℃左右，在烧瓷片和日用瓷的辊道窑中，急冷温度甚至可以降到550℃以下而不会出现风惊缺隐。
在压力制度方面，一般来讲，窑炉的最大压点是在急冷和烧成带尾部之间，在传统窑炉中一般在1.5-1.8mm水柱；即15-18Pa，而在现代陶瓷窑炉中，压力在5-8Pa左右，在缓冷带，美国SD和意大利西蒂等公司的窑炉中还采用了顶吹和侧吹结构。
此外，现代陶瓷窑炉的新型保温砌体和低蓄热窑车的应用，都使得现代陶瓷窑炉无论是在产品产量、质量，以及产品能耗方面与传统窑炉相比呈现出巨大优势。
在产品质量上，现代窑炉的烧成缺陷非常低，合格率、优级品率很高。
陶瓷生产技术8卫生陶瓷的烧成及冷加工-10-11-12
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卫生陶瓷制品弹性模量与温度 的关系
2）卫生陶瓷 弹性模量与温 度的关系
在700℃以下干坯体的 弹性模量变化不大； 800℃以上则急剧降低， 这是由于此时坯体已具 有弹塑-粘滞性质所致
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卫生陶瓷坯体受热线膨胀温度 系数的变化
温度℃ 20～200 200～400 400～500 500～600 600～800 800～900
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4、卫生陶瓷的低温快速烧成
低温快速烧成的好处是： （1）提高单窑的产量和单位有效容积 的产量。 （2）有利于降低燃料消耗。 （3）有利于延长窑炉寿命。 （4）有利于降低生产成本。 （5）有利于环境保护。
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实现低温快速烧成关键在于： （1）寻求适合于低温快烧的陶瓷坯料和釉料的原料 配方及制造工艺。 （2）改进传统窑炉使其能够适应快速烧成所需要的 条件。 一般低温快速烧成对窑炉的要求是： 1）窑内温度、气氛均匀一致，温差一般<10℃。 2）制品最好是单层通过，明焰裸装且不用窑具，但 卫生洁具等复杂形状的制品目前还离不开垫板。 3）要有高的对流传热系数。 4）预热带由于气体温度低，传热慢，在预热带安装 高速调温烧嘴也是低温快烧窑炉经常采用的方法。 5）降低入窑坯体的水分含量。快速烧成要求≤0.2%。 （3）低温快速烧成应满足陶瓷坯体物化反应速度的 要求，同时限制制品内的应力，不致造成坯体开裂和 变形，以提高烧成质量。
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（５）晶型转变 １）二氧化硅的晶型转变 石英一般在配方中的用量最多，它在烧 成过程中会发生复杂的晶型转变并伴随 有较大的体积变化，是引起制品开裂的 因素之一。 573℃β－石英快速转变为α－石英 体积膨胀0.82％ 867℃α－石英缓慢转变为α－磷石英 体积膨胀14.7％
陶瓷窑炉热工技术的新进展
著 。能源节约率一般可达 １ ％一 ５ 甚至更 多。 ０ １ ％， 对于富氧燃烧来讲 ，实现这 项技术的前提条件是要求有
充足 ， 且价 廉的富氧空气供 应 。因为在 富氧燃烧 时 ， 而 富氧空 气 只是被用来助燃 ，所 以较低纯 度的氧气就能满足要求 。目 前， 工业上制 取富 氧空气 的主要方法有深冷分离法 、 变压吸附 法和膜渗透法（ 简称 “ 膜法 ”等 。 ）
励措施和法律责任等均做了非常详细的规定和说明。特 别是 在合理使用与节约能源一章中 ， 在做 出一般规定后 ， 更是对工 业、 建筑 、 交通运输 、 公共机 构和重 点用能单位的节能分别列 出了具体的条款 ， 极具可操作性 ， 便于实施、 监督和管理 。 的 它
施行必将极大地促进节能减排工作的进程 ，可大大提高能源 管理的水平 ， 为使国民经济可持续地 ， 健康、 高速地发展起到 透和进军， 并且加大了窑炉等设备出口的力度， 同时也有中高 保障和推进作用。 端技术的引进。 这些大手笔的动作打破了处于技术发展“ 平台 在国家发展与改革委员会的组织下，许多行业针对各自 期” 的窑炉制造产 业的沉闷空气 ， 并为新 的 、 大的技术进 步 更 的一些产品制定了单位产品能源消耗限额的相关标 准。建筑 做好 了铺垫和准备叫 。 卫生陶瓷行业也随之制定了国家标准 《 建筑卫生陶瓷单位产 在陶瓷窑炉热工学界 ， 这几年也有一些耀眼的成果问世 。 品能源消耗 限额（ Ｂ １ ５ Ｇ ２ ２ ２—２ ０ ） ， ０ ７ 》 用于 建筑 陶瓷砖 （ 干压 ） 曾令可教授等人 编著 出版 的《 陶瓷窑炉实用技术》 书是著 者 一 和卫生陶瓷生产企业能耗的计算 、 考核 ， 以及对新建项 目的能 在老一辈窑炉专家刘振群教授的带领下 ，与国内其他知名的 窑炉热工理论研究者一起 ， ４ 年 的研究成果 的集其 大成之 积 Ｏ 作， 鸿篇巨制 ， 为大观 ， 蔚 极富指导性嘲 。胡国林教 授等人编著 的《 陶瓷工业窑炉》 书则是现代陶瓷教科丛 书中的一本值得 一 推荐的优秀教材 圈 。此外 ， 近年来陶瓷窑炉热工学界在 节能 减 排、 窑炉与 干燥器研发等方面还有一些值得称道 的成果 。 近年来 ，陶瓷窑炉热工技术的新进展主要集 中在 以下五
陶瓷烧结炉工艺原理及烧结方式
陶瓷烧结炉工艺原理及烧结方式陶瓷烧结是指坯体在高温下致密化过程和现象的总称。
随着温度升高，陶瓷坯体中具有比表面大，表面能较高的粉粒，力图向降低表面能的方向变化，不断进行物质迁移，晶界随之移动，气孔逐步排除，产生收缩，使坯体成为具有一定强度的致密的瓷体。
烧结的推动力为表面能。
烧结可分为有液相参加的烧结和纯固相烧结两类。
烧结过程对陶瓷生产具有很重要的意义。
为降低烧结温度，扩大烧成范围，通常加入一些添加物作助熔剂，形成少量液相，促进烧结。
一般粗线条结炉的燃烧方法主要有以下几种：热压烧结、热等静压、放电等离子烧结、微波烧结、反应烧结、爆炸烧结。
固相烧结一般可表现为三个阶段，初始阶段，主要表现为颗粒形状改变；中间阶段，主要表现为气孔形状改变；最终阶段，主要表现为气孔尺寸减小。
烧结是在热工设备中进行的，这里热工设备指的是先进陶瓷生产窑炉及附属设备。
烧结陶瓷的窑炉类型很多，同一制品可以在不同类型的窑内烧成，同一种窑也可以烧结不同的制品。
主要常用的有间歇式窑炉，连续式窑炉和辅助设备。
间歇式窑炉按其功能可分为电炉，高温倒焰窑，梭式窑和钟罩窑。
连续式窑炉的分类方法有很多种，按制品的输送方式可分为隧道窑，高温推板窑和辊道窑。
与传统间歇式窑炉相比较，连续式窑具有连续操作性，易实现机械化，大大改善了劳动条件和减轻了劳动强度，降低了能耗等优点。
温度制度的确定，包括升温速度，烧成温度，保温时间和冷却速度等参数。
通过飞行坯料在烧成过程中性状变化，初步得出坯体在各温度或时间阶段可以允许的升、降温速度（相图，差热-失重、热膨胀、高温相分析、已有烧结曲线等）。
升温速度：低温阶段，氧化分解阶段，高温阶段。
烧成温度与保温时间：相互制约，可在一定程度上相互补偿，以一次晶粒发展成熟，晶界明显、没有显著的二次晶粒长大，收缩均匀，致密而又耗能少为目的。
冷却速度，随炉冷却，快速冷却。
压力制度的确定，压力制度起着保证温度和气氛制度的作用。
全窑的压力分布根据窑内结构，燃烧种类，制品特性，烧成气氛和装窑密度等因素来确定。
陶瓷有限公司烧成窑炉操作规程
陶瓷有限公司设备操作规程烧成窑炉操作规程1.每次停窑后重新点火前都要先将燃气管道内的空气经由排空管道排放干净，然后再关闭排空管的阀门，防止燃气爆炸。
2.启动传动,抽烟风机及助燃风机,点燃火枪.按升温曲线升温.3.温度达到800℃左右,启动急冷风机和抽热风机.4.适当调整马弗板上下位置,排烟风机前管道闸板开度,以便调节全窑压力分布,从而调节温度分布。
5.当窑温达到1180℃以上时,试放生砖坯,根据坯砖烧制情况细调窑炉温度曲线烧成周期.调整完毕,开始进砖.6.遇突然停电时,先检查确认燃气自动切断阀门装置已启动，开启备用发电机将辊棒传动“前进”改为“摆动”,来电后重新点火.7.停气时,先关闭燃气阀门,并停止砖坯入窑,待窑内无砖后,关闭所有风机.故障排除后,启动风机重新点火.8.需要停窑维修时,首先停止进砖,待窑内无砖时,关闭燃气阀门.调小抽烟风机及助燃风机,关闭抽热风机及急冷风机.温度降至200℃以下,停止所有风机及传动.9.每小时对窑炉温度、干燥器温度进行记录,每30分钟进行一次产品尺寸检测和记录,10.每小时一次目测砖的平直度，测量磨边后砖的平直度，出现不规则变形时，立即汇报，以便尽早处理。
11.每半小时一次侧量砖的尺寸，大时，高温带上下温度各加一度；小时，各减一度。
若一片砖的尺寸相差5㎜时调整上下烧咀的火焰长度，每次调节不得超过两节窑炉。
并做好标记，出砖后测量。
12.风机吸热口、闸板高度和窑炉转速等不得乱调，需要调整时报主任批准后方可进行，并做好记录。
13.窑炉两侧高温棉必须堵严，防止漏火引起火灾。
妥善保管窑炉两侧的消防器材，确保有效。
14.点火时要先打开排烟风机，再开电磁阀，开燃气，把烧咀点燃。
15.每次拆装烧咀出软管时，丝头必须使用生料带且拧紧，防止漏气。
16.窑炉控制室内禁止吸烟。
陶瓷的烧成详细分析
坯体处于弹性状态时，如果加热或冷却过快，则造成坯体内外温 差过大，膨胀不一致，由此引起的热力效应达到了极限值，或因坯体 内外晶型转化不一致而产生的应力达到了极限值，（最常见的是石英 在573的晶型转化），就会使坯体开裂而变成废品。在残余物化结合 水排除阶段，因坯体水分一般都在临界水分以下，不会产生干燥收缩。 但如水分较多，升温过快，水分蒸发过急，则会使坯体炸裂。 坯体在塑性状态时，上述应力受到液相缓冲可能减小或消失。但 当存在较大重力负荷，或因坯体烧成收缩不一致时，坯体就会变形而 成废品，坯体温度愈高，其中液相粘度愈低，就越容易变形。由于烧 成温度不够高或过高，保温时间不足或过长，会导致产品生烧或过烧。 生烧表现为坯体烧结不够，坯体内物理化学变化不充分；过烧则表现 为坯体烧结过分，或发生不希望出现的变化，并常伴随有变形。
陶瓷烧成技术
烧窑实训
陶瓷烧成
• 陶瓷烧成 陶瓷烧成是生产陶瓷制品的主要工序之一。 将生坯或半成品在高温下处理，使其发生 物理、化学变化而得产品的过程。 • 陶瓷的出现离不开窑炉。陶器的烧成温度 约800~1000℃，瓷器的烧成温度约 1200~1300℃。瓷器出现远远晚于陶瓷， 其中一个重要原因就是窑炉技术水平低， 窑炉温度不能达到瓷器烧成要求的温度。
在不过烧的情况下，随着烧成温度的的升高，瓷坯的体积密度增大， 吸水率和显气孔率逐渐减小，釉面的光泽度不断提高，釉面的显微硬 度也随着温度的升高而不断增大。 在烧成温度范围内，适当提高烧成温度，有利于电瓷的机电性能 和细瓷的透光度的提高。 保温是指烧成过程中，达到最高烧成温度范围后，保持一段时间， 或在较低温度下保持一段时间，这段时间称为保温时间，随后进入冷 却阶段。在生产实践中，适当降低烧成温度，延长保温时间，有利于 提高产品品质，降低烧成损失率。保温时间及保温温度对希望釉面析 晶的产品（如结晶釉等艺术釉产品）更为重要。为了控制釉层中析出 晶核的速度、尺寸和数量，这类产品的保温温度往往比烧成温度低得 多，百问世间直接关系到晶体的形成率。 烧成过程中的升降温速度是否恰当，较直观地是看其对制品在烧 成过程中体积热胀冷缩带来的影响（有无变形、开裂）。
成形工艺和窑炉技术的发展-北大未名BBS
气氛对烧成温度的影响
坯体在还原气氛下烧结温度比氧化气氛下下降， 下降幅度随坯体中铁含量的高低而变化，铁含量 越高，下降幅度越大。 李家治、周仁先生1959年进行了气氛对瓷坯加热 性状影响的试验。
见周仁等：《中国古陶瓷研究论文集》，1982.12， 轻工业出版社。
试验结果
理论解释
还原气氛下，更多三价铁离子（Fe2O3）被还原为二
一 露天堆烧
使用燃料直接加热器物，不存在封闭的空间。
没有任何保温措施，温度无法达到 粘土烧结。 升、降温阶段通常没有保护措施，升温、冷却速度太
快，陶器易开裂。
最早期的陶器往往多羼和料的原因之一。 坯体预热的原因之一。
我国早期露天烧制的陶器
根据学者研究，目前已知的最早的新石器早期陶器都为露天堆烧。
原始制陶术》，中国陶瓷，2007，12.
二 穴窑（升焰窑）
陶瓷工艺技术的一大突破。 陶窑的出现： 大大减少了热量的损失。 燃料燃烧时窑内火力集中，温度易于升高。 温度可以达到1000℃甚至以上，坯体往往接近烧结态， 质量较高。 穴窑的种类： 横穴窑 竖穴窑 穴窑都为升焰窑（updraft kiln)
穴窑的特点
就地挖穴。
窑室高于火塘。早期窑室较小，直径1米左右。 火焰经过火道、火孔到达窑室，属于升焰窑。
窑顶开放，排烟和余热。
由于窑顶开放，大量的热量散失，无法达到烧瓷温度。 热传递通道常为烧成器物所代替，无法使得热量均匀
传递，造成过烧或生烧。 无法控制进窑空气，只能烧氧化气氛。
价（FeO），FeO为强助熔剂，易和SiO2反应形成 FeSiO3（低熔点玻璃），在较低温度下产生液相，促 进胎体致密烧结。 还原气氛下，瓷器更易烧结，成瓷温度更低。
陶瓷烧成窑的三种窑炉类型,它们都用这些耐火材料
陶瓷烧成窑的三种窑炉类型，它们都用这些耐火材料(2016-12-22 11:45:50)转载▼分类：耐火材料烧成是生产陶瓷很重要的工序，它是在热工设备--窑炉中进行。
陶瓷用的窑炉类型有：（1）按其外形和操作分，有间歇式和连续式。
间歇式窑如倒焰窑，连续式窑如隧道窑。
（2）按热源分，有使用燃料的火焰窑（烧煤、煤气或重油等）及电热窑炉。
（3）按火焰是否接触产品分，有明焰窑及隔焰窑（马弗窑）。
以上焙烧陶瓷的窑炉，因其具体用途不同，工作环境不一，应使用不同的耐火材料。
一、陶瓷烧成窑分类（一）隧道窑隧道窑因其产量高，燃耗低，劳动条件好，易机械化、自动化，是目前陶瓷及耐火材料工业应用较多的现代化窑炉。
隧道窑有多种分类，其划分见下表。
隧道窑的窑顶用耐火砖砌筑，或用耐火浇注料预制块砌筑。
窑底则由多台窑车组成。
窑车沿固定的导轨移动。
料坯放在窑车上由窑头推入窑内，经过预热、烧成和冷却，最后从窑尾出窑而获得成品。
（二）倒焰窑倒焰窑是陶瓷工业目前常用的一种火焰窑炉，亦是烧制耐火制品的热工设备。
因为火焰在窑内是自窑顶倒向窑底的，所以叫倒焰窑。
倒焰窑为间歇操作。
其容积随生产的需要和工艺条件而变化，容量小的只有几立方米，大的可达200?300立方米。
其外形可以分为圆窑和方窑两种。
圆窑窑内上下温差较小，约20℃左右，上下温度分布比较均匀，目前使用较多。
窑的烧成制度、亦随烧成制品的材质而变动。
倒焰窑的砌体遭受高温和燃烧气流的冲刷作用，以及温度变化的影响，所以，窑衬材料应具有较髙的髙温力学性质、良好的抗热震性。
倒焰窑属间歇式窖，热损耗较大，装、出窑劳动强度大、条件较差，与隧道窑相比产量较低，但具有生产上的灵活性。
（三）梭式窑梭式窑是一种窑车式的倒焰窑，其结构与传统的矩形倒焰窑基本相似。
梭式窑结构示意图如下图。
梭式窑烧嘴安设在两侧窑墙上，窑底用耐火材料砌筑在窑车钢架结构上，即窑底吸火孔、支烟道设于窑车上，并使窑墙下部的烟道和窑车上的支烟道相连接；窑车在窑室底部轨道移动，窑车数视窑的容积而定；窑车之间及窑车与窑墙之间设有曲封和砂封。
陶瓷窑炉具体分类
窑炉及干燥专业内部培训资料
佛山陈瑞玲
第一部分陶瓷烧成窑炉及干燥器分类
1.1 现代陶瓷工业热工设备主要包括：
（1）粉料制备用热工设备: 其主要作用是将陶瓷泥浆通过喷雾造粒过程，制成含有一定水份的成型粉料。
即原料车间喷雾干燥塔。
（2）成型制品干燥用热工设备: 其主要作用是将陶瓷湿坯，通过干燥过程，除去其所含的过多物理水满足下道工序的需要。
即所有的成型后干燥器。
（3）陶瓷烧成用热工设备: 其主要作用是将坯体在各种专用的烧成窑炉内，通过高温烧成过程转变为陶瓷制品。
即烧成窑。
（4）熔炼熔块热工设备:其主要作用是将部分配釉用原料在熔块窑（炉）内经过高温熔融过程，转变为配制釉浆用熔块。
即熔块窑。
（5）可燃气体的生产、调配输送系统:主要包括：煤气发生炉，加压与净化设备，输配管路以及LPG(或LNG)汽化站等。
（6）燃油储存及供应系统:主要包括重油、柴油库（站）、加热器、净化器、油泵、管路等。
（7）工业锅炉房，空压站等。
以上（1）---（4）项均属于陶瓷生产线专用热工设备，（5）---（7）项属于能源变换及输送热工设备。
今天主要介绍陶瓷烧成窑炉(3)及成型后干燥器(2)。
1.2陶瓷烧成窑炉的分类
陶瓷烧成窑炉（以下简称陶瓷窑炉）是用于烧成陶瓷制品的热工设备，可把陶瓷窑炉按不同原则进行分类，如下表所示
1.3成型后干燥器分类
成型后干燥器（以下简称干燥器）是用于成型后陶瓷坯体或烧后制品烘干的热工设备，可把干燥器按不同原则进行分类，如下表所示。
陶瓷工艺学烧成
防止了析氧发泡。
（2）FeO与SiO2等形成亚铁硅酸盐，呈淡青旳色调，使瓷器具 有白如玉旳特点。
（3）影响还原气氛旳主要介质是O2，其次是CO和CO2。 还原阶段应尽量使O2旳百分浓度不大于1%或接近零，空
第8章 烧成
一、烧成旳动力机制及措施 二、坯、釉在烧成过程中旳物理化学变化 三、烧成制度旳制定
（一）烧成温度曲线旳制定 （二）气氛制度 （三）压力制度 四、迅速烧成 五、陶瓷烧成设备——窑炉 （一）隧道窑 （二）辊道窑 （三）间歇窑 （四）电热窑炉 六、烧成方式旳选择 七、陶瓷旳缺陷分析
一、烧成旳动力机制及措施 从热力学观点来看，烧成(firing)是系统总能量降低旳过程。 任何体系都有向最低能量状态转变旳趋势，这就是烧成
（二）氧化分解阶段（300～950℃）
其主要反应是有机物及碳素旳氧化、碳酸盐分 解、结晶水排除及晶型转变。坯、釉在这一阶段， 伴随物理化学变化会出现吸热及放热反应。 1. 碳素和有机物旳氧化
坯体中旳碳素和有机物起源于结合粘土。在低 温阶段，因为坯体中碳素和有机物不能充分燃烧， 火焰中往往也具有一定数量旳碳素和一氧化碳。
（一）烧成温度曲线旳制定
烧成温度曲线表达由室温加热到烧成温度，再 由烧成温度冷却至室温旳烧成过程全部旳温度-时间 变化情况。烧成温度曲线旳性质决定于下列原因：
（1）烧成时坯体中旳反应速度。坯体旳构成、原料性 质以及高温中发生旳化学变化均影响反应旳速度。
（2）坯体旳厚度、大小及坯体旳热传导能力。 （3）窑炉旳构造、型式和热容，以及窑具旳性质和装
FeS2+O2 350~ 450ºC
陶瓷一次烧成的工艺流程
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1. 制坯。
根据产品形状和尺寸设计模具。
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在还原气氛下 CaSO4+CO﹥910℃ CaSO3+CO2↑ CaSO31080～ 1100℃CaO+SO2↑ Fe2O3+CO1000～ 1100℃2Fe+CO2↑ CaO和Fe0促进烧成 致密化，减少泛黄 现象
（3）形成大量液相和莫来石 ①985℃开始出现液相，温度越高，液 985℃ 相越多 液相的作用： A、促使晶体（如莫来石）长大； B、填充坯体孔隙拉紧颗粒，促进坯体致密 化，提高瓷件抗蚀性和机械强度； C、液相会阻碍气体排出，易发生冲泡和变 形。 ②1100℃以上开始形成莫来石. 1100℃以上开始形成莫来石.
（四）、完全燃烧和不完全燃烧 ）、完全燃烧和不完全燃烧
完全燃烧：燃料燃烧后完全转变为不 可再燃烧产物的一种燃烧方式 不完全燃烧：燃料燃烧后的烟气中有 可再燃烧产物的一种燃烧方式
（五）、燃料的种类 ）、燃料的种类
1、固体燃料：柴、烟煤、无烟煤、煤 粉等 2、液体燃料：重油、柴油、焦油、液 态煤等 3、气体燃料：发生炉煤气、焦炉煤气、 液化石油气、天然气
（三）结构和原理图
七、隧道窑
（一）定义
隧道窑是连续烧成陶瓷制品的热工设备， 它的主体是一条隧道，是一种按逆流原 理工作的横焰式窑。
（二）隧道窑的特点： 隧道窑的特点：
1、利用烟气余热预热坯体，废气排出温度 低，约200℃ 低，约200℃； 2、产品冷却之热加热空气，可助燃或作干 燥介质，产品出窑温度低； 3、连续窑，窑体温度不变，不蓄热，热耗 低； 4、产量大，劳动条件好； 5、较适合产品单一的生产： 6、调控不便，一次投资大
1、水分蒸发期（室温～摄氏300℃） 水分蒸发期（室温～摄氏300℃ 此阶段主要是排出干燥中未除掉的水分。 要求：①入窑坯体水分小于2%否则，坯体 要求：①入窑坯体水分小于2%否则，坯体 有可能因水分蒸发而开裂；或与窑炉SO2 有可能因水分蒸发而开裂；或与窑炉SO2 发生化学反应，造成坯体蒙上一层“白霜” 发生化学反应，造成坯体蒙上一层“白霜” 或产生气泡缺陷；②加强窑内通风，使水 汽及时排除。此阶段坯体强度缓慢提高。 一般升温速度：20～35℃ 一般升温速度：20～35℃/hr
三、热量的概念
在热传递过程中物体内能改变的多少， 叫做热量。 计算公式：Q=cm(t2计算公式：Q=cm(t2-t1)
四、燃料的燃烧值（热值） 燃料的燃烧值（热值）
定义：1Kg或 定义：1Kg或1立方米燃料完全燃烧所放出 的热量。 发生炉煤气 1250~1550千卡/ 1250~1550千卡/立方米 焦炉煤气 4000~4300千卡/ 4000~4300千卡/立方米 天然气 9310千卡/ 9310千卡/立方米 液化石油气 12000千卡/ 12000千卡/立方米
第三章 热工设备——窑炉 热工设备——窑炉
一、窑炉的发展过程 馒头窑（葫芦窑） 穴窑――直焰窑―― 穴窑――直焰窑―― 龙窑 阶级窑 ――景德镇窑―― ――景德镇窑―― 倒焰窑 ――隧道窑――梭式窑――辊道窑 ――隧道窑――梭式窑――辊道窑 钟罩窑
二、窑பைடு நூலகம்的作用、意义 窑炉的作用、
原料是基础，工艺是前提，烧成 是关键。窑炉是硅酸盐工厂的心脏。 硅酸盐工业的发展均受窑炉发展的制 约。在日本，不叫陶瓷而叫窑业，可 见窑炉和烧成的重要性。
有火源并达到可 燃物着火温度
有火源并达到着 火点
不点火， 不点火，不开关 电器， 电器，不抽烟 等
（二）、气体燃料燃烧过程 ）、气体燃料燃烧过程
1、燃气与空气混合； 2、着火； 3、燃烧。
（三）、三种燃烧方法 ）、三种燃烧方法
1、长焰燃烧法：燃气在烧嘴内完全不和空 气混合，喷出后靠扩散作用进行混合燃烧； 2、短焰燃烧法：燃气在烧嘴内完全预先和 部分空气混合，喷出后边与空气混合边燃 烧； 3、无焰燃烧法：燃气在进烧嘴前或在烧嘴 内完全和空气混合，在烧嘴内或喷出后立 即燃烧；
（3）坯料中铁的硫化物及硫酸盐的分解和 氧化 FeS2+ O2350～450℃ FeS+SO2↑ O2350～450℃ FeS+SO2↑ 4FeS+7O2500～ 4FeS+7O2500～ 800℃2Fe2O3+4SO2↑ 800℃2Fe2O3+4SO2↑ Fe2(SO3)560～770℃ Fe2O3+3SO2↑ Fe2(SO3)560～770℃ Fe2O3+3SO2↑
4、冷却期 （1）止火后，液相会析晶，晶体会粗大， 低铁可能重新氧化；瓷坯由塑性态变为固态， 温度约为850℃ 温度约为850℃。 （2）烧成操作：850℃以上采取快冷，可 ）烧成操作：850℃ 防止液相析晶，晶体长大和低铁氧化，从而 提高产品强度、白度和釉面光泽度，可直接 吹冷风急冷，冷却速度达120℃/hr； 吹冷风急冷，冷却速度达120℃/hr； 850℃ 850℃以后，瓷坯由塑性态较为固态，且有 石英的573℃ 石英的573℃转化宜慢冷； 在400～80℃，此时制品强度大，可直接鼓 400～80℃ 冷风快速冷却。
陶瓷烧成与窑炉热工 基础知识
萍乡工业陶瓷技术服务中心
第一章 燃烧、安全与传热 燃烧、 基础知识
一、燃烧与安全
（一）、燃烧的基本化学反应过程： ）、燃烧的基本化学反应过程： 燃烧的基本化学反应过程 C+O2→CO2↑ C+O2→CO2↑
燃烧条件 失火事故） （失火事故）
灭火条件
爆炸条件 缺一不可） （缺一不可）
（二）具体特点为
（1）间歇式操作，易改变产品及烧成 制度，可适应周末节假日休息，生产 灵活性大； （2）在窑外装卸制品，劳动强度低， 改善了劳动条件；
（3）采用了高速烧嘴，加快了窑内传 热，缩短了烧成时间，能耗低，产量 高； （4）采用轻质隔热材料，降低了窑体 蓄热，可以快烧； （5）实现了自动控制； （6）投资少，见效快。
消除措施 减少、 减少、阻断可燃 物供应， 物供应，同时 加强气体流动 如吹风）， （如吹风）， 使可燃气体扩 逸出， 散、逸出，防 止集聚 减少或隔断空气 进入
有可燃物（木材、 有可燃物（木材、 减少阻绝可燃物 油、燃气等） 燃气等） 供给
可燃物在相对封 闭的空间聚集 （如窑内） 如窑内）
阻断空气（盖砂、 阻断空气（盖砂、 有氧气（空气） 有空气（氧气） 有氧气（空气） 泼水， 泼水，注入二 有空气（氧气） 氧化碳） 氧化碳） 断绝一切火源 如不抽烟， （如不抽烟， 不开关电器开 关等） 关等）
辊道窑不必用蓄热量大的窑车和匣钵， 可以采用甚至不用耐火垫板，因此热 耗量大大降低，燃料显著节省。 辊道窑操作简便，有利于提高产品质 量，降低成本。窑炉占地面积小，投 资少。
第四章 烧成操作
一、装窑 对烧成质量、能耗有重大影响， 对烧成质量、能耗有重大影响，装窑不好， 还会发生倒窑事故。 １、确定合理的装窑部位：烧不同配方的 制品时，把烧结温度高的装在高火位，如 烧嘴附近和窑顶，反之，则装在下火位； 烧同一配方的产品，根据产品尺寸大小、 厚薄和形状确定火位。
（2）碳素和有机物氧化 粘土中含有一定量有机物和碳素，成 型粘结剂的使用，坯体表面沾的各类 油，在烧成时的低温阶段，烟气中 CO→2C↓+ O2↑,C沉积于坯体等， CO→2C↓ O2↑,C沉积于坯体等， 都会使坯体发生氧化反应： C有机物+ O2大于350℃CO2↑ 有机物+ O2大于350℃CO2↑ C碳素+ O2大于600℃CO2↑ 碳素+ O2大于600℃CO2↑
（4）石英晶型转化 β—石英(573℃) — α — 石英(体积膨胀 石英(573℃ 石英( 0.82%) 此阶段从200~600℃体积膨胀，600℃ 此阶段从200~600℃体积膨胀，600℃以 上体积开始收缩，强度迅速增长（5 上体积开始收缩，强度迅速增长（5）烧成 要求： ①负压，强氧化气氛，加强通风，否则后 期将产生烟熏和起泡；②在保证温度均匀情 况下，可快速升温（因此时坯体气孔率高， 有缓冲应力作用；且坯体收缩不明显，坯体 强度又有所增加。）
3、高温阶段（950℃～烧成最高温度） 、高温阶段（950℃ （1）在1050℃以前，继续上述的 ）在1050℃ 氧化分解反应和排除结构水； （2）硫酸盐分解和高价铁的还原与分 解
在氧化气氛下 MgSO4﹥900℃MgO +SO3↑ CaSO41250～ 1370℃Ca+SO3↑ 2Fe2O31250～ 1370℃4FeO+O2 是坯体起泡的主 要原因
２、传导
（１）、定义：热由物体体的一部分 传递给另一部分，或者从一个物体传 递给另一个物体，而同时并没有物质 的迁移过程。温差越大或导热系数越 大，传热量越大； （２）、特点：是固体传热的唯一方 式。 （３）、应用：窑墙材料绝热，制品 导热。
３、辐射
（１）、定义：借助于不同波长的各 种电磁波（如远红外线）传热的方式。 （２）、特点：沿直线传播，可被物 体阻挡。 （３）、应用：在工业窑炉中，辐射 传热多发生在８００摄氏度以上。
（三）结构和原理图
八、辊道窑
辊道窑的特点
辊道窑可以在辊道的上下同时加热， 升温快，温度分布均匀，便于控制， 易于点火和停窑。上下温差一般不超 过±5℃，能保证正确的烧成制度，适 合快速烧成。 辊道窑有利于实现烧成工序（包括装 卸制品）的机械化和自动化。便于与 上下工序衔接，形成完整的连续生产 线，缩短了周期，提高了生产效率。
（4）烧成操作要求： ①950～1020℃：强氧化并低速升温或 950～1020℃ 保温，应确保窑内负压，加强烟气流通量， 同时使全窑的温差尽可能缩小； ②1020～1150℃：重（强）还原将游 1020～1150℃ 离氧O2控制在0 1%，并使温度平稳上升； 离氧O2控制在0～1%，并使温度平稳上升； 应确保窑内呈正压状态，防止漏入冷空气， 同时要保证充分的还原时间。 ③1150℃～烧成止火温度：弱还原＋慢 1150℃ 升温＋保温