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高溫窯爐專用測溫產品

3dmax:美國ORTON測溫三角錐

作者:瀚群電子 來源:原創 日期:2017-7-7 10:14:58 人氣:302

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測溫錐(測溫三角錐)彎曲

測溫錐(測溫三角錐)的最后彎曲位置可以用角度樣板來測量,測溫錐(測溫三角錐)彎曲的起始位置是8°、測溫錐(測溫三角錐)的最終位置是90°、甚至更大。

溫度和時間甚至有時候窯爐的氣氛會影響測溫錐(測溫三角錐)的最終彎曲位置,一般來說,溫度對測溫錐(測溫三角錐)彎曲的角度影響最大,測量的溫度是平衡溫度,因為實際燒制條件會發生一些變化。

當測溫錐(測溫三角錐)中的玻璃有足夠的流動性時,測溫錐(測溫三角錐)發生彎曲;溫度升高引起測溫錐(測溫三角錐)彎曲更快;同樣地,其他因素的變化也會影響玻璃的粘度,例如玻璃析晶或氣氛的改變會改變測溫錐(測溫三角錐)的彎曲性能。

測溫錐(測溫三角錐)的變形會隨著過程的進行而加快,在彎曲的早期,在60℃/小時的升溫速率時10°的彎曲代表了溫度5℃的變化;而在升溫的后期,10°的彎曲只是代表溫度1℃的變化。

工業用途的測溫錐(測溫三角錐)

在世界范圍內廣泛應用于窯爐的測溫錐(測溫三角錐)保證用戶的窯爐的燒制過程在自己的控制中,測溫錐(測溫三角錐)測定了燒制過程,是溫度和時間的綜合效應。測溫錐(測溫三角錐)為用戶提供了燒制過程的直觀保證,確保燒制過程每一天都一致。盡量減小廢料、保證最大的產出以及確保最大的利潤,是我們追求的目標,Orton的測溫錐(測溫三角錐)能幫助你達到目標。

測溫錐(測溫三角錐)的使用

在使用中,當窯爐放置產品時標準測溫錐(測溫三角錐)被放置在產品旁邊;如果測溫錐(測溫三角錐)測量的目的是測量頂部-底部、邊緣-邊緣之間的溫度差,因此 測溫錐(測溫三角錐)必須放置在整個窯爐車上。如果溫度是均勻的,目的是每一車、每一爐的比較,必須將測溫錐(測溫三角錐)放置在窯爐車的同一位置;燒制結束后,測量 測溫錐(測溫三角錐)彎曲的角度。比較好的方法是測溫錐(測溫三角錐)的彎曲角度要大于20°、但必須小于100°。對于大部分的質量控制來說, 測溫錐(測溫三角錐)彎曲角度的測量得到的溫度偏差在5℃以內,是足夠了。Orton提供的表格可以將彎曲角度轉化為溫度。應該注意以下幾點:

· 用戶在選擇適合自己窯爐的測溫錐(測溫三角錐)時一定要事先經過試驗來找出適合本窯爐的測溫錐(測溫三角錐)。

· 測溫錐(測溫三角錐)的錐號越大其彎倒時效溫度就越高,從安全使用要求來規定,每次放置3個相鄰錐號為一組,中間錐號為窯爐要求燒結的時效溫度。

· 燒結完成時,測溫錐(測溫三角錐)的直觀反映為:低號測溫錐(測溫三角錐)全彎倒為警戒;中間號測溫錐(測溫三角錐)彎倒90度左右(可以自定)為測定時效溫度;高號 測溫錐(測溫三角錐)略彎為指示。

為什么要使用測溫錐(測溫三角錐)?

測溫錐(測溫三角錐)在陶瓷燒制中的應用已經超過100年,因為測溫錐(測溫三角錐)可以確定什么時候燒制已經完全、或者窯爐是否提供了足夠的熱量保證陶瓷的熟化、或者窯爐中是否存在溫度的差異、或者在燒制過程中是否有問題。

測溫錐(測溫三角錐)是什么?

測溫錐(測溫三角錐)是由100多種成分精心配置的錐體,測溫錐(測溫三角錐)在一個相對小的溫度區間內彎曲,最終的彎曲位置是測溫錐(測溫三角錐)吸收的熱量的量度。我們通常用測溫錐(測溫三角錐)的號作為測溫錐(測溫三角錐)的熱度表示,最低的測溫錐(測溫三角錐)號為O22、而最高熱度的測溫錐(測溫三角錐)則是42號,測溫錐(測溫三角錐)的最初號碼為1至20號,O放在號碼的前面表示溫度較低,因此比O1測溫錐(測溫三角錐)溫度低的測溫錐(測溫三角錐)是O2,這樣一直到O22。

測溫錐(測溫三角錐)的彎曲

溫度和時間以及氣氛會影響測溫錐(測溫三角錐)的最終彎曲位置。當然溫度是一個主要因素,我們所指的溫度是時效溫度,因為實際的燒制條件是變化的,采用Orton提供的圖標并且知道升溫速率,可以根據 測溫錐(測溫三角錐)的最終彎曲位置確定時效溫度。Orton帶底座的測溫錐(測溫三角錐)彎曲角度的標準偏差為2.4°,相當于溫度的標準偏差僅為2℃。

如何使用測溫錐(測溫三角錐)?

測溫錐(測溫三角錐)作為證據測溫錐(測溫三角錐),放置在陶瓷制品附近的窯爐架上,或者放置在“窯爐看管器”(Kiln Sitter)附近。測溫錐(測溫三角錐)在玻璃形成以及變軟時發生彎曲,測溫錐(測溫三角錐)的成分以及數量決定了玻璃什么時候、如何形成的。必須注意到窯爐看管器中傳感棒的重量引起“窯爐看管器”內的 測溫錐(測溫三角錐)發生彎曲,重量的改變會影響測溫錐(測溫三角錐)的彎曲。而證據測溫錐(測溫三角錐)的彎曲則是由于重力的作用,因此底座的高度和角度則顯得非常重要,測溫錐(測溫三角錐)的高度越高或者傾斜越嚴重,彎曲所受到的重力也越大,測溫錐(測溫三角錐)的彎曲也越早。由于這個原因,Orton開發了帶底座的 測溫錐(測溫三角錐),這樣測溫錐(測溫三角錐)的高度和傾斜的角度固定了,一般在15-25分鐘內測溫錐(測溫三角錐)發生彎曲。測溫錐(測溫三角錐)在開始時彎曲比較慢,但是一旦 測溫錐(測溫三角錐)的頂端彎曲過中點后,彎曲非???;當測溫錐(測溫三角錐)的頂端到達底座時,認為燒制完成;無論如何,測溫錐(測溫三角錐)的頂端到達基座與 測溫錐(測溫三角錐)的頂端處于4點鐘的位置,他們之間的差異是很小的,對燒制結果的影響非常小。

為什么要使用測溫錐(測溫三角錐)?

燒制陶瓷與烘培是非常相似的,只是陶瓷的燒制的溫度較高。陶瓷可以在一定的溫度范圍內燒制,有的陶瓷制品有較寬的燒制范圍、而有的陶瓷制品則在較窄的燒制范圍內。在較低溫度下燒制則需要較長的時間,就像烤炙一只火雞,這是因為對于陶瓷制品來說必須保證一定的時間來吸收足夠的熱量。我們將陶瓷吸收的熱量稱之為“熱度”,不同的燒制過程,如果熱度一致的話,得到的陶瓷制品應該是一樣的,即使一個燒制過程的溫度高,但時間短;另一個燒制過程溫度低、但燒制時間長。由于測溫錐(測溫三角錐)測量的是熱度,所有的制造者均會建議他們的產品采用什么號碼的測溫錐(測溫三角錐)。

3-測溫錐(測溫三角錐)系統

許多今天使用的陶瓷制品,例如陶瓷和無鉛釉料,必須在兩個不同溫度范圍內燒制。3-測溫錐(測溫三角錐)系統可以用來測定溫度的均勻性以及檢驗”窯爐看管器“(Kiln-Sitter)或電子溫控儀的性能,3-測溫錐(測溫三角錐)包括三個連續的測溫錐(測溫三角錐)號碼:

  燒制錐-陶瓷、釉料制造商推薦的測溫錐(測溫三角錐);

  導錐-熱度低于燒制錐

  后備錐-熱度高于燒制錐

例如:O17、O18、O19或者5、6、7。

測溫錐(測溫三角錐)評價窯爐

大部分的窯爐的頂部和底部之間是有溫度差異的,溫度差異的大小依賴于窯爐的設計、加熱電阻的使用年限、窯爐中陶瓷制品的放置和分布。一般來說,窯爐有較大的溫度差異,把測溫錐(測溫三角錐)放置在底部、中部和頂部的架上來測定在燒制過程中到底有多少溫度差異,燒制后,仔細觀察測溫錐(測溫三角錐)的情況:如果在底部的支架上,導錐只是彎曲了一半說明陶瓷燒制的溫度偏低了半個熱度;如果頂部架上的導錐彎曲了一半,說明燒制過程偏高了半個熱度,頂部和底部的測溫錐(測溫三角錐)卻是存在溫度差異。如果你發現了差異,改變陶瓷制品的放置方式來減小這種溫度差異,增加一個向下的通風也會平衡窯爐內的溫度。

檢查“窯爐看管器”(Kiln Sitter)的性能

當小號測溫錐(測溫三角錐)在傳感棒下方受到足夠熱量并完全彎曲時,“窯爐看管器”會切斷窯爐的電源。測溫錐(測溫三角錐)的彎曲是由于傳感棒的重力作用所致,由于“窯爐看管器”中的測溫錐(測溫三角錐)放置在窯爐墻(靠近加熱元件),受到的熱量比證據測溫錐(測溫三角錐)高,可以更早切斷窯爐電源的,在“窯爐看管器”附近采用使用3-測溫錐(測溫三角錐)系統來測定“窯爐看管器”和窯爐架之間的差異。

檢查溫控儀的性能

電子溫控儀將窯爐溫度升到所需的溫度,溫控儀測試溫度通過埋在耐火墻中的熱電偶得到的。帶底座的證據測溫錐(測溫三角錐)可以確認溫控儀是否控制正確。將測溫錐(測溫三角錐)放置在熱電偶附近,燒制結束后,檢查測溫錐(測溫三角錐)是否完全地彎曲了。Orton保證了溫控儀,無論如何,我們還是建議用戶在每一次的燒制過程中放置一個測溫錐(測溫三角錐)確保窯爐達到所需的溫度。溫控儀依賴于溫度的正確測量以及合適的升溫程序,大部分溫控儀采用K型熱電偶,有可能不能給出一個正確的溫度值,而且在使用后較長時候后,會發生變化。

帶底座的證據測溫錐(測溫三角錐)

Orton向用戶推薦帶底座的證據 測溫錐(測溫三角錐),因為帶底座的測溫錐(測溫三角錐)使用方便,測試的重復性好。許多用戶在每次燒制時都只使用帶底座的測溫錐(測溫三角錐)來檢驗窯爐的變化,可以不必使用3-測溫錐(測溫三角錐)的系統來檢查窯爐中的溫度變化,當窯爐中的一半的測溫錐(測溫三角錐)表現出不同時,表明窯爐出現問題,需要解決。這樣的話,可以將及時解決問題以避免更大的問題。測溫錐(測溫三角錐)是監測窯爐的最簡單、最經濟的方法。

加熱速率、保留時間以及窯爐氣氛對陶瓷的影響

在燒制過程中,時間、溫度以及窯爐氣氛會影響陶瓷的燒成和熟化,Orton測溫錐(測溫三角錐)的彎曲正是反映了陶瓷的燒成和熟化。

加熱速率

加熱速率會嚴重影響測溫錐(測溫三角錐)開始發生變形彎曲的溫度、彎曲的速率、以及測溫錐(測溫三角錐)的終點溫度(即測溫錐(測溫三角錐)的時效溫度)。一般來說,陶瓷或測溫錐(測溫三角錐)加熱速度越快,陶瓷燒成熟化溫度或測溫錐(測溫三角錐)的變形彎曲溫度也越高,測溫錐(測溫三角錐)的終點溫度也隨著加熱速率的增加而增加。

有效加熱速率的確定

大部分的陶瓷的熟化是在燒制過程的最后100℃內,測溫錐(測溫三角錐)的變形彎曲也是這樣的。由于測溫錐(測溫三角錐)是時間-溫度(時效溫度)的指示器,因此加熱速率會影響測溫錐(測溫三角錐)的終點溫度(測溫錐(測溫三角錐)的頂端達到90°的位置)。由于大部分的燒制過程有一定的保留時間,有效加熱速率必須說明保留時間這個變量。

Orton開發了一套計算機軟件,可以預測不同加熱速率和保留時間下測溫錐(測溫三角錐)變形彎曲過程。一般來說,用戶可以通過陶瓷在燒制的最后100℃階段的總時間來計算有效加熱速率;舉例來說,假如窯爐的終點溫度是1200℃,在1100℃升溫至1200℃的過程中,耗時2.5小時;如果在1200℃保留1小時,然后從1200℃冷卻至1100℃耗時0.5小時,因此在最后的100℃內總的時間為4小時,由此有效升溫速率為100℃除4即25℃/小時。

Orton為用戶提供了溫度轉換表,如果知道了升溫速率便可以將測溫錐(測溫三角錐)的彎曲角度轉化為時效溫度,我們由此可以測定窯爐或者窯爐車的溫度差異。

保留時間

保留時間也會影響測溫錐(測溫三角錐)的變形或彎曲,一般來說,燒制過程升溫到一個平衡溫度,然后在該溫度停留1-2個小時便必須提高測溫錐(測溫三角錐)一個熱度;停留4-6個小時,必須提高測溫錐(測溫三角錐)二個熱度;停留16-20個小時,則必須提高測溫錐(測溫三角錐)三個熱度。

窯爐氣氛

陶瓷專家知道窯爐氣氛對陶瓷的反應有極大的影響,對陶瓷的性能也就有很大的影響。由于測溫錐(測溫三角錐)的變形彎曲是由于熱化學反應造成的,可以預料氣氛會影響測溫錐(測溫三角錐)的變形彎曲。

很幸運的是,影響陶瓷性能的條件與測溫錐(測溫三角錐)的變形彎曲有關系,因此測溫錐(測溫三角錐)可以作為窯爐燒制區的評價溫度分布的一個有效工具,影響測溫錐(測溫三角錐)的窯爐環境條件主要有:

· 氧化和還原氣氛的含量;

· 硫的存在;

· 水蒸汽的存在;

· 火焰的沖擊;

· 附近更熱或更冷表面的輻射效應;

· 窯爐中的氣流流動。

還原氣氛對測溫錐(測溫三角錐)的變形有反作用,低溫測溫錐(測溫三角錐)由于含有金屬成分,尤其對還原氣氛敏感。另外,在還原氣氛中,有機的粘接劑不會被完全氧化,結果 測溫錐(測溫三角錐)會發生膨脹以及變黑。一旦膨脹,即會改變測溫錐(測溫三角錐)的變形特征。紅色的測溫錐(測溫三角錐)(即包含鐵氧化物的 測溫錐(測溫三角錐)O10至3)也會由于還原氣氛的存在發生逆反作用,在燒制后,測溫錐(測溫三角錐)會變成綠色、甚至變成黑色。

不含鉛和鐵的測溫錐(測溫三角錐)(測溫錐(測溫三角錐)O19至O11,“無鐵”的測溫錐(測溫三角錐)為O10至3以及4至42)可以在還原氣氛中使用,在還原氣氛之前將 測溫錐(測溫三角錐)中的有機粘接劑完全氧化即可,在空氣中加熱測溫錐(測溫三角錐)到800-850°F即可完全燃燒測溫錐(測溫三角錐)中的有機粘接劑。PCE測溫錐(測溫三角錐)或預先煅燒的 測溫錐(測溫三角錐)成功應用于在中性或還原氣氛中。

相對于氧化氣氛來說,測溫錐(測溫三角錐)以及大部分的陶瓷在還原氣氛中要熟化得快,或者換句話說可以在更低的溫度下熟化陶瓷制品。預先煅燒的 測溫錐(測溫三角錐)會改變測溫錐(測溫三角錐)的變形特性,因此使用預先煅燒的測溫錐(測溫三角錐)的用戶必須建立自己的監控程序。

對于“切換”的窯爐(即交替變換氧化和還原氣氛),一般來說不會對測溫錐(測溫三角錐)有反作用。

窯爐氣氛是含硫的或還原性的,可能會引起窯爐中的測溫錐(測溫三角錐)產生一個“結皮”,而內部卻具有更加流動性,因此測溫錐(測溫三角錐)的變形會變得不確定,這個“結皮”的產生是由于 測溫錐(測溫三角錐)表面化學成分的變化而產生的。

改進的無鐵的測溫錐(測溫三角錐),O4至3(1976年后開始提供)以及所有熱度高于3號測溫錐(測溫三角錐)可以應用于含硫的氣氛中。

對于常規的測溫錐(測溫三角錐)O10至3,也會遇到測溫錐(測溫三角錐)的”結皮“,這主要由于升溫速度太快或在燃燒氣氛中時間太長造成的,這種”結皮“是由于原材料、玻璃料中的硼氧化物在水蒸汽的存在下揮發造成的,”結皮“會造成 測溫錐(測溫三角錐)在更高的溫度下變形彎曲,嚴重的”結皮“會造成測溫錐(測溫三角錐)根本不是以弧形狀彎曲,而是直接斷裂,像斷裂的樹枝,表面不光滑、斷裂面也非常鋒利。

改進的無鐵的測溫錐(測溫三角錐),O10至3,也不含有硼氧化物,因此不會發生”結皮“現象。

水蒸汽的存在,在水蒸汽含量比較高的情況下,也會影響測溫錐(測溫三角錐)的性能。事實上,即使少量的水蒸汽也會使得測溫錐(測溫三角錐)的變形彎曲溫度提前,這是因為在燒制過程中水蒸汽會擴散到 測溫錐(測溫三角錐)中,引起玻璃化過程的變化(參閱文獻  Effect of Atmospheres in Firing Ceramics - C.J. Koenig Published by the Columbia Gas System Service Corp., Columbus, Ohio and the Southern California Gas Co., Los Angeles, California)。這是在電窯爐和敞開的氣體窯爐中測溫錐(測溫三角錐)表現出不一樣的特性的主要原因。雖然水蒸汽在燃燒爐中高達19%的含量,但是我們沒有必要把 測溫錐(測溫三角錐)取出不用,因為測溫錐(測溫三角錐)和陶瓷制品有類似的行為,即測溫錐(測溫三角錐)還是對陶瓷制品有指導意義的。

其他窯爐條件

固體燃料產生的灰塵會落在測溫錐(測溫三角錐)上,也會在一定程度上影響測溫錐(測溫三角錐)的變形彎曲,像鹽汽、鉛化合物和鋅化合物會在測溫錐(測溫三角錐)上產生一個表面釉,也許會、也許不會影響測溫錐(測溫三角錐)的性能。

火焰會使得測溫錐(測溫三角錐)頂端熔融,如果可能的話,測溫錐(測溫三角錐)應避免放置在火焰處或通風口。

很熱的表面傳來的輻射,或測溫錐(測溫三角錐)放置在冷表面的附近,也會影響測溫錐(測溫三角錐)的變形彎曲,因此測溫錐(測溫三角錐)放置的條件應該與陶瓷制品一致。

測溫錐(測溫三角錐)號碼以及相關信息

Orton制造的測溫錐(測溫三角錐),測溫錐(測溫三角錐)號從O22至42,O22是最低熔點的測溫錐(測溫三角錐),需要最少的熱量即發生變形或彎曲。在燒制過程中,測溫錐(測溫三角錐)受熱發生軟化以及熔融,由于重力的作用,測溫錐(測溫三角錐)的頂端發生彎曲,測溫錐(測溫三角錐)彎曲表明測溫錐(測溫三角錐)和陶瓷受到了一定的熱量,一般來說,測溫錐(測溫三角錐)開始彎曲后需要15-20分鐘才完全彎曲,測溫錐(測溫三角錐)號碼越高,需要的熱量也越多。
原來的測溫錐(測溫三角錐)號碼為1號至20號,當更低的溫度的測溫錐(測溫三角錐)開發出來后,測溫錐(測溫三角錐)的號碼前面加了“O”以區分。

測溫錐(測溫三角錐)號碼……O22至O1,低溫區域

測溫錐(測溫三角錐)號碼……1 至 42,高溫區域。




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