如果陶瓷行業(yè)也劃分階層的話，那么特種陶瓷毫無(wú)疑問(wèn)會(huì)被劃歸為“精英階層”，因?yàn)樗肺桓撸姟帷⒋拧C(jī)械性能優(yōu)異）、身價(jià)貴（采用微納米級(jí)別粉體和高技術(shù)窯爐）、出入場(chǎng)所高檔（應(yīng)用于航天、衛(wèi)星、能源、汽車(chē)、手機(jī)等領(lǐng)域），是典型的“高富帥”嘛！絕大多數(shù)特種陶瓷出身于微納米級(jí)別粉體，而這些粉體本身就價(jià)值不菲。另外，他們還要通過(guò)“浴火重生”的方式涅槃成為“高富帥”。在這里，“浴火”對(duì)溫度、氣氛等條件的要求非常高，傳統(tǒng)的火焰窯爐已經(jīng)不能滿足這種需求，必須采用高技術(shù)電熱窯爐。

與火焰式窯爐相比，電熱窯爐優(yōu)點(diǎn)如下：1、通過(guò)電熱體發(fā)熱，熱效率高；2、控溫精度高，一般能達(dá)到±（5～10）℃，因而燒制的產(chǎn)品質(zhì)量高；3、能夠通入人工氣氛或抽真空；4、沒(méi)有煙氣污染，不會(huì)因爐灰損壞爐襯；5、操作簡(jiǎn)單、環(huán)境清潔、勞動(dòng)條件好。而電熱窯爐的缺點(diǎn)是：附屬電氣設(shè)備復(fù)雜，購(gòu)置成本和維護(hù)成本較高，且有些電熱元件需要在一定保護(hù)氣氛下才能使用。

電熱窯爐“五大家族”

按照電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿姆绞剑蓪㈦姛岣G爐分為電阻窯爐、電磁感應(yīng)加熱爐、電弧爐、電子束爐及等離子體爐等。以上窯爐的工作原理及結(jié)構(gòu)見(jiàn)表1。

表1 電熱窯爐分類(lèi)

電阻窯爐“小家庭”

電阻窯爐是電熱窯爐“五大家族”中應(yīng)用最為廣泛的一支，在特種陶瓷制備行業(yè)里不可或缺。為滿足不同特種陶瓷的研發(fā)、應(yīng)用需求，電阻窯爐“家族”又分為三類(lèi)“小家庭”。第一類(lèi)是間歇式電阻爐，一般用于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模，適合于高性能、小批量、多品種產(chǎn)品，如表2中的箱式爐、管式爐；第二類(lèi)是半連續(xù)式電阻爐，可在爐外交替完成坯體的裝卸，效率比間歇式電阻爐高，如表3中的鐘罩爐、電熱梭式窯，在一些中、小型陶瓷廠中仍有應(yīng)用；第三類(lèi)是連續(xù)式電阻爐，具有大批量生產(chǎn)和連續(xù)操作的優(yōu)勢(shì)，生產(chǎn)效率最高，如表4中的電熱隧道窯、電熱輥道窯和電熱推板窯，這三種窯爐的主要區(qū)別在于裝載坯體的運(yùn)載工具不同：電熱隧道窯采用窯車(chē)裝載坯體，電熱輥道窯采用輥?zhàn)域?qū)動(dòng)的耐火板承載坯體，而電熱推板窯采用頂推機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的耐火板承載坯體。

表2 間歇式電阻爐

表3 半連續(xù)式電阻爐

表4 連續(xù)式電阻爐

電阻窯爐的核心部件是電熱體，其形狀包括絲、帶、棒、管等，材質(zhì)需根據(jù)具體工藝和使用溫度來(lái)選擇。常用電熱體材料見(jiàn)表5。

表5 電熱體材質(zhì)與最高使用溫度

特種陶瓷的電熱窯爐選型

針對(duì)某類(lèi)特種陶瓷開(kāi)展電熱窯爐選型，首先根據(jù)陶瓷特性和燒結(jié)目標(biāo)選擇合適的電熱窯爐類(lèi)型（“五大家族”或其它類(lèi)型電熱窯爐）；如果選擇的是電阻窯爐，再根據(jù)陶瓷燒結(jié)溫度和氣氛選擇合適的電熱體，最后根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求選擇具體的電阻窯爐型號(hào)。

注：文中的未備注來(lái)源的圖片和數(shù)據(jù)來(lái)源于《無(wú)機(jī)非金屬材料熱工設(shè)備》，姜洪舟，武漢理工大學(xué)出版社.

作者：王京