1. 研究目的与意义（文献综述）

随着陶瓷行业的进步与发展，陶瓷已经不再拘泥于日用陶瓷、建筑陶瓷、艺术陶瓷等方面，陶瓷在焊接领域也有着重要地位。近年来由于陶瓷焊接衬垫技术的开发与成熟，陶质衬垫作为一种重要的焊接辅助材料，被广泛运用钢结构焊接和造船生产中，如20世纪80年代，为了提高焊接效率,缩短造船周期，我国一些大的船厂对陶质衬垫单面焊投入技术改造并依靠进口设备和材料,在船体建造中逐步推广应用^[1]。陶质衬垫由陶质块（陶质材料）、铝箔等几部分组成。陶质块作为陶质衬垫的主体由由氧化硅或氧化铝等材料在一定的温度下烧制而成，并在一面开有弧形的成形槽，以便焊接时熔化的金属流入其内强制成形^[2]。陶质衬垫焊是以陶质衬垫为衬托，使焊缝强制成型的焊接工艺方法，故而陶质衬垫成为了目前应用最为广泛的焊接衬垫。陶质衬垫焊有单面焊接双面成形，能够提高生产效率、降低劳动强度、提高焊接质量，具有很大的经济和社会效益等优点^[3]。21世纪以来，我国陶瓷制品的产量和陶瓷行业企业数目迅速增加，我国成为世界上最大的陶瓷生产国和出口国，但是陶瓷行业整体效率偏低，技术水平不高，且因受节能环保政策影响，使我国在世界陶瓷行业地位不显著，在市场上处于不利位置^[4]。因此我们要提高陶瓷的技术水平，将陶瓷行业往高质量低能耗的方向引导。窑炉作为陶瓷生产过程中的最重要的技术装备，窑炉技术的提高对陶瓷质量有很大的作用，因此衬垫块生产过程中，有一个适合陶质块产品特征，节能环保且效率高的窑炉对衬垫块生产的产量、质量和成本有着关键性的作用。

窑炉在工业生产中占有重要地位，是陶瓷、冶金、建材、石化等行业中都是至关重要的热工设备，也是环境污染和能源消耗的主要来源。国内外针对窑炉技术的改进主要在这几个方面：窑体结构设计、高效燃烧器、炉衬材料、燃烧技术、余热回收利用、检测与在线控制。

国外发达国家早在19世纪60年代就对窑炉技术研究与开发十分重视。由于燃料的变革，英国由以煤为主烧煤直焰窑和倒焰窑过渡到烧油马弗式隧道窑，到1968年出现天然气以来,日用瓷窑炉逐渐被烧气窑炉所代替^[5]。而燃烧器技术的进步则使得更高效率、更低排放的窑炉的开发更容易，如今燃烧器工程师在提高燃烧器调节和降低过量空气方面又有了很大的进步^[6]。20世纪80年代，日本采用膜法富氧助燃技术应用于陶瓷烧成炉，其对节省能耗方面有重大意义，富氧燃烧技术不仅可以节能，还能显著提高生产效率，降低no的排放量^[7]。纤维材料吸热少，散热快，导热慢，以它砌在受热面上可以加快升温、冷却，缩短烧成周期，节约燃料，增加产量，英国人将其铺砌在反复升温的隧道窑窑车上制造出低蓄热窑车，大约可以节能20%^[8]。如今国外陶瓷窑炉已基本实现炉衬材料全纤维化。。余热回收技术国外已经普遍运用，且余热回收率可以达到85%，而国内则只有35%左右^[9]。在线检测控制也已经实现，如回转窑烧结法生产氧化铝过程中采用红外测温和数字滤波补偿的回转窑红外。扫描监测系统测量窑表面温度的大小和变化率，并预测氧化铝回转窑的工况^[10]。

2. 研究的基本内容与方案

• 主要内容

1.窑炉结构设计 选择合适的窑炉整体结构与排烟风道和冷却风道结构，根据陶质块的大小和燃烧技术的特点确定窑内宽、窑内高和装窑密度，针对窑炉三段（预热段、烧结断和冷却段）计算出合适的长度与比例。

2.工作系统与窑体材料的确定 对预热、烧结、冷却三段的工作系统（排烟系统、燃烧系统、冷却通风系统、传动系统）进行合理的设置，如排烟口、烧嘴、抽热风口数量与位置及其布置形式，还有冷却方式的选择。根据窑内温度对窑体的要求选择合适的耐火材料。

3.燃料燃烧与热平衡计算 根据燃料组成计算出燃料燃烧所需的空气量、生成的烟气量及烟气组成，根据热量支出项目和热量收入项目列出热平衡方程，通过热平衡计算考察窑工作系统、结构等是否合理。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容。确定技术方案并完成开题报告。

第4-6周：按照设计方案，相关企业调研考察，耐火材料选型。

第7-9周：预热段、烧结段、冷却段及窑炉整体结构设计。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]金心溥, 冯大成. 单面焊陶质系列衬垫国产化的研究及其应用[j]. 焊接研究与生产, 1998(1):22-27.

[2]秦惠中, 郝世英, 石凯,等. 埋弧焊陶质衬垫单面焊双面成形技术研究[j]. 石油工程建设, 2001, 27(4):17-19.

[3]周传国. 陶瓷衬垫在co2气体保护焊对接焊缝中的应用[j]. 金属加工(热加工)热加工, 2014(2):56-57.