用測溫環改善窯爐燒成產品質量的案例
一、前言
電子陶瓷產品的：性能除了決定于配方之外，燒成工藝是最關鍵的，而陶瓷燒成的綜合熱效應大致包括：燒成溫度、保溫時間和窯爐氣氛。工業產品生產和實際研究中需要用到各式各樣的窯爐，如箱式爐、管式爐、立式窯、隧道窯、鐘罩窯、輥道窯等。電子陶瓷、磁性材料以及粉末冶金熱處理等都需要精確有效的溫度控制。但多數測溫手段（如熱電偶、火錐、光度計等）在時間和空間上均受到一定限制，在實際使用中只能測量產品的環境溫度，而難以測量來自不同方位的傳導熱和輻射熱以及不同保溫時間產品本身的累積熱效應。實際上陶瓷產品生產中的綜合熱效應會直接影響產品的燒成質量。采用測溫環不但可以解決時間和空間的限制，而且能同時測量窯爐的輻射熱和傳導熱以及產品整個燒制過程的綜合熱效應。
二、 用測溫環改善窯爐燒成產品質量的案例
1測溫環在電子陶瓷產品生產中的應用
不論是電子陶瓷用粉體還是電容器、電阻器、電感器之類的電子陶瓷元器件，對電性能的要求都較高。在配方和生產工藝相對固定的情況下，燒制品的累積熱效應是直接影響產品電性能的因素，而熱效應主要是燒成溫度、保溫時間和燒成氣氛的綜合體現。不同的燒成溫度、保溫時間和燒成氣氛會燒結出不同性能的產品；同一批產品在相同的保溫時間，但放置在爐子的不同部位也可能燒出不同質量的產品。在實際生產中，難以從生產過程中直接判斷或選別出良品就投入下道工序的生產，這樣生產出來的產品不良率容易處于失控狀態。而現有各類窯爐的測溫點都相對固定，熱電偶的實際探測點的分布也受到限制，不利于精確掌握產品在燒成中的真實狀態。另外，即使忽略不同材料的熱電偶和新舊不同的熱電偶在測量溫度時產生的溫度誤差，熱電偶也只能測出燒成溫度中的輻射熱，無法測量出窯具的傳導熱和具體的保溫時間以及實際燒成氣氛的綜合熱效應。這時若在燒制前或燒成中放置幾片測溫環，不僅可測出爐內的實際溫度而提前調整好爐溫，而且還能根據出爐后測溫環的直徑大小、顏色深淺以及形狀的變化等，體現出產品燒成的實際熱效應。測溫環體積小巧、使用方便，不但對不同窯爐燒結的產品可作橫向比較，而且可將測試后的測溫環樣品和數據留存起來對不同時期燒結的產品作縱向比較，這樣對產品質量的追蹤提供了真實的歷史依據，對產品質量的嚴格管理更有保障。
2利用測溫環解決窯爐橫向溫差偏大的問題
窯爐橫向溫差偏大，容易導致窯爐同一行出磚產生色差缺陷，這種色差常常呈逐漸過渡狀，一般不易區分開來，窯爐越寬，這種缺陷越明顯。其實對于溫差問題的解決方法是很多的。而難題在于如何準確知道窯爐內不同位置的溫差。試驗證明在拋光磚生產中，應盡量控制窯爐燒成帶橫向溫差≤5℃。常用的測溫設備如測溫熱電偶僅設在窯爐的一側，對其橫向溫差不易檢測和控制，所以很難做到橫向溫度的均一。而通過使用測溫環，因其體積小巧，可準確測量不同位置的窯溫，得到窯爐內溫差的精確值。一方面彌補了熱電偶的不足，另一方面又測定了窯爐內三維空間熱分布狀況。再通過合理設定各燒咀的風油（氣）比例，正確調節其閥門開度，及時補加耐火石棉等，防止窯墻漏風和不良的散熱，對于解決溫差的問題就容易得多了。
3測溫環在箱式電爐中的應用
箱式電爐廣泛用于實驗室和小件產品的生產，因其投資小，使用靈活而成為首選的燒成設備。由于電子陶瓷和現代精細陶瓷對燒成溫度非常敏感，溫度偏差3-5℃即可造成產品性能明顯差異，所以保證箱式爐內溫度的均勻性是十分必要的。實際使用中，因箱式爐發熱元件的設置不同，往往是中間溫度較均勻，四周溫度較不穩定。一般情況下箱式爐都帶有熱電偶進行測溫，但因熱電偶放置空間的局限性，無法測量出爐內各個點的溫度，因此對于爐內溫差分布情況無法查明。對于燒成品的如何擺放，要進行較多次的試驗才能合理，但爐內放置產品的多少或品種發生變化后，溫差也會發生變化。因此需要一種簡單、方便的手段隨時測量出爐內各個角落的溫度。測溫環體積小，20mm*7mm的小圓環。使用幾片，任意放置在爐內需要測量的地方，燒成出爐后測量其外徑，對比溫度對照表，得出爐內各點的實際溫度，測量偏差只在3度以內，應該是很好的一種測溫工具。
4測溫環在輥道窯中的應用
陶瓷制品在輥道窯里燒成，需要在特定的燒成制度下進行，合理的燒成制度是得到良好產品的根本保證。燒成制度包括溫度制度、壓力制度、氣氛制度，其中溫度制度最為關鍵。輥道窯的溫度監測主要是依靠沿窯長裝在窯頂或窯側的熱電偶所反映的溫度數據。輥道窯一般分為預熱帶、燒成帶和冷卻帶，其中燒成帶溫度的檢測主要是確定燒成帶的最高溫度和高溫區間長度即制品在高溫下停留的時間，燒成帶的最高溫度是成瓷的最高溫度點，它直接影響到產品的生燒與過燒，高溫區的長度影響到保溫時間的長短，從而也影響到產品的質量。因此精確控制燒成溫度是保證產品質量的關鍵。有時熱電偶所指示的溫度達到了產品燒成的溫點，但因保溫時間的不同，產品也會產生很大的差別，原因在于熱電偶只測量其探頭所在位置的輻射熱，對于產品因保溫時間長短、窯具產生的傳導熱等綜合熱效應是無法記錄的。測溫環可以記錄產品在燒成過程中所累積的全部熱效應。能提供一種有別于熱電偶等設備測量反映的產品燒成情況。是一種更貼近產品，更真實反映產品受熱的一種較好的測溫工具。
5測溫環在立式窯燒結電子陶瓷中的應用
立式窯以其操作簡單,溫度均勻,燒結的連續性等優點而廣泛用于電子陶瓷的燒結。比如：瓷片電容、PTC陶瓷電阻器、氧化鋅壓敏電阻器以及PZT壓電陶瓷等。這些產品燒結溫度的準確性要求都較高，若同類產品在燒結過程中溫差過大，不但會影響產品的一致性，而且容易導致整批產品的報廢。立式窯的熱電偶探頭一般布置在爐膛的外側，其測出的溫度不是產品燒結的實際溫度，這就要求產品在燒結前不但要知道其理論燒結溫度，更應了解爐膛內的實際溫度與表頭溫度的差異，否則依理論溫度調整過來的表頭溫度是難以燒出高質量的產品。此時采用校溫環提前校對一下爐膛內的溫度，不但可以減少物料的浪費，而且可以節省寶貴的試爐時間。立式窯的連續性燒結又使得每爐產品在燒結過程中處于不可視狀態，為確保產品出爐后的質量，在每批產品的燒結過程中用測溫環來監控也就很有必要?？紤]到熱電偶也與其它的儀器儀表一樣在使用一段時間后會老化或精度較低，加熱元件本身也是易老化，在電子陶瓷產品燒結中有規律地（比如每天1次）放入測溫環，就可監測燒結產品的爐溫變動狀態。從長遠來看，在立式窯中燒結產品使用校溫環作為監控手段，可以保證產品的質量和一致性。
6測溫環在磁性材料中的應用
鎳鋅、錳鋅鈷、釹鐵硼等磁性材料的生產和研發過程中，需要對新型材料生產工藝溫度（預燒料溫度）進行擬定燒成溫度；對二次磁性材料產品燒結同樣需要準確的窯爐溫度，以便穩定磁性產品的電性能指標。窯爐一般是通過熱電偶傳遞窯爐溫度，但熱電偶因不同的生產商、不同的窯爐、不同的規格等因素，在同一企業內也較難統一測溫標準，容易出現研發部門測試的燒成溫度與生產部門的實際控溫不相符，給生產帶來不便。測溫環能準確提供爐膛內部的實際溫度效應（即產品的累積熱效應），能對磁材產品所需的累積熱進行質量跟蹤，同時客觀記錄爐膛內每天的溫度變化情況，提供準確的數據信息，作為溫度質量跟蹤的檔案數據，有利于貫徹實施ISO的質量跟蹤管理體系，實現內部研發與生產控溫標準的統一，降低不同批原料帶來燒結溫度變化的復雜性。
測溫環工作原理及使用方法
測溫環工作原理是根據測溫環在吸收熱量時即發生收縮，在測溫環規定的工作溫度范圍內的線性收縮，從而給出測溫環和燒成品的實際累積熱量，對照換算表得出測試溫度。測溫環可放置在窯內任何位置，如窯具、窯車或載板上，或與燒制的產品放在一起。測溫環直徑的收縮率精確表示窯內測溫環所在的實際溫度。使用常見的千分尺即可很容易測量燒成后的測溫環直徑。為了精確和方便起見，每批測溫環附有一個專用換算表。為保證正確使用，請注意測溫環上所標的生產批號必須與溫度換算表上保持一致。
產品優點：
● 測溫環安放位置最貼近產品實際受熱狀態,精確測定燒制品受熱情況;
● 測溫環使用機動靈活,可簡易方便地測定爐內三維空間的任何角落的溫度;
● 測溫環一致性良好,可以保證產品燒成制度的良好重現性,從而提高成品的合格率;
● 使用測溫環可以減少甚至不再需要通過對燒成品的幾何形狀,密度和多孔性測量或破壞性試驗,從而減少生產成本。
注意：
測溫環測定的是根據整個燒成過程中累積的熱量，即包括輻射熱、傳導熱和對流熱以及不同保溫時間的綜合效應。不僅能測量燒制品達到的最高溫度，更能真實表現產品在熱處理過程中的全部真實受熱狀態。
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