輥道窯冷卻帶根據(jù)冷卻制度的不同分三段:急冷、緩冷及快速冷卻。由燒成溫度一700℃為急冷段,在本段中制品處于熔融的具有塑性的狀態(tài),結(jié)構(gòu)上能承受較大的破壞能,可以快速冷卻而不會(huì)使制品開裂。輥棒的上下方設(shè)置橫穿窯寬方向的急冷風(fēng)管,在管上對(duì)著制品的方向開有幾排小孔或狹縫,通過急冷風(fēng)機(jī),上下向制品同時(shí)直接噴吹冷風(fēng),目的使制品得到急速的均勻冷卻,不同的窯所布設(shè)的急冷風(fēng)管數(shù)量有差別,少的僅對(duì)如維高窯,多的達(dá)12對(duì),通過改變冷卻風(fēng)機(jī)的鼓風(fēng)量或改變進(jìn)冷卻風(fēng)管的閥門的大小便可控制冷風(fēng)量的大小,進(jìn)而控制急冷速度及溫度。
輥道窯冷卻帶由700℃一500℃為緩冷階段。在本段中制品結(jié)構(gòu)致密,晶格間能承受的破壞能很小,而在573℃左右石英晶型轉(zhuǎn)變將引起體積收縮,在受熱不均勻及冷卻速度過大時(shí),會(huì)導(dǎo)致熱應(yīng)力而產(chǎn)生開裂,這是制品燒成過程中最危險(xiǎn)的階段,而且這里所說的溫度是指制品本身的溫度,而不是熱電偶所指示的溫度。
如某廠燒成廣場磚,由于坯體厚、散熱慢,當(dāng)燒大件制品時(shí),出緩冷區(qū)處的熱電偶溫度指示為290℃,但開裂非常嚴(yán)重,實(shí)測制品表面溫度已超580℃,后改變急冷風(fēng)量及適當(dāng)減慢燒成速度,把制品表面度控制在40℃左右,燒成質(zhì)量一直很好。可見,這段冷卻速度是影響最佳燒成曲線的第四個(gè)控制因素。
本段的控制是靠在窯頂、窯底設(shè)置3一6處抽熱風(fēng)口,由急冷段與窯尾過來的熱風(fēng)緩冷制品,也有采用間壁冷卻如SITI公司FL型雙層輥道窯的窯頂、窯底均采用中空板砌筑構(gòu)成每層通道的上下冷風(fēng)間壁,間壁一側(cè)自然吸人冷空氣,另一側(cè)接余熱風(fēng)機(jī)抽出熱風(fēng)供干燥或助燃風(fēng)使用。大數(shù)采用金屬管作間壁,金屬管有沿窯內(nèi)壁布設(shè),也有沿窯寬方面布設(shè)。沿窯寬方向布設(shè)金屬管的間壁冷卻均勻、穩(wěn)定,且容易調(diào)節(jié)。如SACMI公司105米輥道窯,在窯頂每節(jié)設(shè)置了18根中30間壁冷卻風(fēng)管,一端敞開,一端接抽熱風(fēng)機(jī),并且每兩根的兩端交替布置,即4根從左側(cè)進(jìn)風(fēng),另一根從右側(cè)進(jìn)風(fēng)。這種方式便于調(diào)節(jié),制品冷卻也均勻,有利于余熱利用。有些輥道窯將緩冷區(qū)與窯尾低溫區(qū)之間敞開一段,便于觀察并加快冷卻,如SITI和日本高砂窯。
輥道窯一般來說500℃一出窯為低溫快冷段。在本段中制品本身溫度進(jìn)一步降低,制品內(nèi)溫差逐漸減少,其自身的強(qiáng)度已足以承受該溫度區(qū)間由冷卻引起的熱應(yīng)力,故可以快速冷卻。實(shí)施的方式有兩種:一是在本段的頂、底部安置一排軸流風(fēng)扇,或窯尾兩側(cè)墻安置數(shù)個(gè)軸流風(fēng)扇,或者是兩者的結(jié)合。另一種則是采用如同急冷段的結(jié)構(gòu)在輥棒的上、下各設(shè)置一排冷風(fēng)管,通過冷風(fēng)管上小孔向制品直接吹風(fēng),由于直接吹冷風(fēng)段長如HEIM-SOTH窯在長1米段布22組冷風(fēng)管快冷效果好,且便于調(diào)節(jié)。通過計(jì)算機(jī)模擬處理,在冷卻帶制品的熱量去向中向氣體對(duì)流占54%,向窯內(nèi)壁輻射占46%,即是說制品把46%的熱量傳給窯內(nèi)壁,而窯內(nèi)壁通過熱傳導(dǎo)把8.79%的總得熱傳給間壁空氣或急冷空氣,而窯墻的熱損失只占窯壁總得熱的11.21%。