人造石板材热弯成型设备及其热弯成型工艺

技术领域

本发明涉及人造石加工设备领域，具体的涉及人造石板材热弯成型设备及其热弯成型工艺。

背景技术

人造石材是一种人工合成的装饰材料。按照所用粘结剂不同，可分为有机类人造石材和无机类人造石材两类。按其生产工艺过程的不同，又可分为聚酯型人造大理石、复合型人造大理石、硅酸盐型人造大理石、烧结型人造大理石等类型。岩板作为人造石的一种，是由天然原料经过特殊工艺，借助万吨以上压机压制（超过15000吨），结合先进的生产技术，经过1200℃以上高温烧制而成，能够经得起切割、钻孔、打磨等加工过程的超大规格新型材料。传统的岩板热加工设备只能生产平板状的岩板，为此如申请号CN202010993830.4的发明专利公开了一种不同形状岩板的热加工装置及方法，以普通岩板为原料，经预热、再加热、岩板在高温软化状态下以模具的形状成型、高温退火、自然冷却、再自然冷却，以制备凸弧形的岩板、凹弧形的岩板、波浪形岩板。然而，该方法存在一些缺陷：窑炉中用于加热的电热丝一般设置于窑炉侧壁，会导致人造石板的局部过热、局部温度较低，窑炉在同一截面内不同部位、上下模之间温差较大，从而导致人造石不同部位升温速度不一致、形变不一致、不同部位在热弯后形成色差；冷却速度较慢，依靠自然冷却降温，导致生产效率低下，有鉴于上述问题，本案由此产生。

发明内容

本发明的一个目的是通过人造石板材热弯成型设备及其热弯成型工艺解决至少上述问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

人造石板材热弯成型设备，包括炉体、炉顶、炉车、炉门、热弯模具、循环风道、循环扇和加热单元，所述炉顶设置于炉体的顶部，所述炉车设置于炉体的底部，所述炉门可开启的设置于炉体一侧的开口处，所述炉顶、炉体、炉车和炉门合围形成密闭的炉腔，所述炉车可沿着滑轨滑动，炉门开启后，炉车可沿着滑轨进出炉体，所述热弯模具固设于炉车上，所述热弯模具内设有用于容纳热弯后的人造石板材的、向下凹陷的弧形腔体，所述循环风道设置于炉腔的侧壁和顶棚，所述循环风道的进风口位于炉腔的顶棚，所述循环风道的出风口位于炉腔的侧壁底部，所述循环扇位于循环风道的进风口，所述加热单元位于循环风道内。

优选的，所述炉腔内设有内夹套，所述内夹套和炉体内壁之间形成所述的循环风道，所述循环风道结构对称的布置于炉腔内，所述循环风道包括位于炉腔顶棚的横向风道和位于炉腔侧壁的竖向风道，所述循环风道的进风口位于横向风道上，所述循环风道的出风口位于竖向风道的底部。

优选的，左右的横向风道的进风口上均设有所述循环扇，所述循环扇由设置于炉顶的顶部的驱动电机驱动，所述循环扇可拆卸的设置于驱动电机的转轴上。

优选的，所述加热单元从炉顶垂直插入竖向风道内，所述加热单元为棒状，加热单元的顶部通过螺母与炉顶螺纹连接。

优选的，所述热弯模具的弧形腔体的内表面均匀分布有弧形凸点。

优选的，还包括设置于炉腔内的下压模具、设置于炉顶上方的升降驱动单元、以及连接下压模具和升降驱动单元的升降杆，所述升降杆从炉顶延伸至炉腔内，所述下压模具位于热弯模具正上方，所述下压模具的底部为与下压模具的弧形腔体形状相适配的弧形板，下压模具在升降驱动单元驱动下上下移动并进出下压模具的弧形腔体。

优选的，所述升降杆的外部套设有中空隔热套，所述中空隔热套的内部设有中空通道，所述中空通道的顶部设有进气口、底部设有出气口，所述下压模具下降至热弯模具的弧形腔体内时，中空通道顶部的进气口与循环风道连通，中空通道底部的出气口正对下压模具弧形板的背面，下压模具顶部边缘设有回流口。

优选的，所述热弯模具和下压模具内部均夹设有金属导热片，热弯模具和下压模具的背面均设有导热肋板，热弯模具的底部通过支撑杆与其底座连接。

优选的，还包括冷却风扇，所述循环风道的顶部设有冷却排风口、底部设有冷却进风口，所述冷却排风口和冷却进风口设有可开闭的隔热阀门，所述冷却风扇与冷却进风口连通。

热弯成型工艺，利用上述的人造石板材热弯成型设备进行生产，包括如下步骤：

步骤a、将待加工的平板状的人造石板材放置于热弯模具的顶面，然后将窑车推入窑腔内，关闭窑门；

步骤b、开启加热单元和循环扇，循环扇将炉腔内的空气加压并鼓入循环风道内，空气经过加热单元加热后，从循环风道底部重新鼓入炉腔内，对炉腔内进行加热，人造石板材经过加热后软化，落入热弯模具的弧形腔体内；

步骤c、下压模具向下移动至热弯模具的弧形腔体内，下压模具的弧形板带动人造石板材进一步贴合热弯模具的弧形腔体，弧形腔体内的弧形凸点嵌入人造石板材内，形成凹点纹理，模压过程中，中空隔热套的中空通道顶部的进气口与循环风道连通，循环扇将炉腔内的空气通过中空通道引入下压模具的弧形板背面，对下压模具进行加热，之后空气从回流口回流至炉腔内，形成空气循环；

步骤d、下压模具向上移动，与热弯模具分离，继续加热；

步骤e、人造石板材热弯成型后，加热单元停止加热，同时开启冷却排风口和冷却进风口的隔热阀门，并开启冷却风扇，冷却风扇将冷却空气鼓入炉腔内，对炉腔进行快速降温，循环风扇同时打开，将热气抽入循环风道内，并从冷却排风口排出窑炉外；

步骤f、打开窑炉，推出窑车，继续自然冷却，之后将热弯成型后的人造石板材从热弯模具上取下。

由上述描述可知，本发明提供的人造石板材热弯成型设备及其热弯成型工艺具有如下有益效果：顶部对称设置有离心风扇，在两侧和顶部设置循环风道，而加热元件被设置于侧面的风道内，通过离心风扇带动空气在炉腔和风道间往复循环，且循环的路线短，使得炉腔内温差小，升温速度快，岩板在不同部位同一时间内形变一致、热弯成型后色差小；将热弯工艺和模压工艺相结合，人造石板材经过加热后，在自重作用下弯曲并贴合下模具的弧形腔体，之后下压模具下压，在下压模具作用下人造石板紧密贴合下模具，形成凹点纹理；下压模具上设有中空隔热套，通过额外的空气循环提升弧形板背面的空气流动性，使得人造石正反面温度一致，降低人造板模压时间，提高生产效率。

附图说明

图1 为本发明人造石板材热弯成型设备的结构示意图。

图2 为人造石板材热弯成型设备的剖视图。

图3为人造石板材处于加热软化状态的示意图。

图4为下压模具处于下压状态的示意图。

图5为图4中a处的放大示意图。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图所示，本发明人造石板材热弯成型设备，包括炉体1、炉顶2、炉车3、炉门4、热弯模具5、循环风道6、循环扇7和加热单元8。

炉顶2设置于炉体1的顶部，炉车3设置于炉体1的底部，炉门4可开启的设置于炉体1一侧的开口处，炉顶2、炉体1、炉车3和炉门4合围形成密闭的炉腔，炉车3可沿着滑轨滑动，滑轨从窑炉外延伸至窑炉内，炉门4开启后，炉车3可沿着滑轨进出炉体1，热弯模具5固设于炉车3上，热弯模具5内设有用于容纳热弯后的人造石板材100的、向下凹陷的弧形腔体51，循环风道6设置于炉腔的侧壁和顶棚，循环风道6的进风口61位于炉腔的顶棚，循环风道6的出风口62位于炉腔的侧壁底部，循环扇7位于循环风道6的进风口61处，加热单元8位于循环风道6内。现有的窑炉中，用于加热的加热元件一般设置于窑炉侧壁上，工作时窑炉在同一截面内不同部位的温差较大，从而导致人造石不同部位升温速度不一致、形变不一致、不同部位在热弯后形成色差；本发明中，顶部对称设置有离心风扇，在两侧和顶部设置循环风道6，而加热单元8被设置于侧面的风道内，通过离心风扇带动空气在炉腔和风道间往复循环，且循环的路线短，使得炉腔内温差小，升温速度快，岩板在不同部位同一时间内形变一致、热弯成型后色差小。炉体1、炉顶2、炉车3、炉门4等以耐火砖为基底，覆盖耐火纤维层，比如硅酸铝纤维毯和各种氧化铝纤维板等，耐火纤维层用陶瓷钉加固，提高窑炉保温性能，能够使窑炉快速升温，并采用密闭式的布局，有效降低能耗。窑车底部设有液压升降机构，当窑车进入窑体内部后，通过液压升高窑车，窑车的砌体与窑体的底部砌体靠拢并形成密封，窑车和窑体连接处黏贴有纤维毯用于提高密封性。现有的窑炉中，为了提升窑炉底部的温度，通常还需要在窑车内嵌入硅碳棒，以提升窑下部温度，促进炉腔内温度分布均匀，而窑车需要采用多层衬砖堆垛以包覆碳硅棒，导致窑车整体厚度较厚，压缩炉腔的空间，且包覆于窑车内部的碳硅棒更换不方便，更无法实现不停机更换，本发明通过循环风道6促进炉腔内温度均匀，无需额外在窑车内设置碳硅棒来加热炉底，循环风道6从炉腔的底部进入，直接对炉底加热。窑炉腔体内不同部位设有热电偶测温。循环风道6、循环扇7和加热单元8沿着窑炉的横向布置有多组。炉体和炉门上均设有观察窗。

炉腔内设有内夹套，内夹套和炉体1内壁之间形成循环风道6，循环风道6结构对称的布置于炉腔内，循环风道6包括位于炉腔顶棚的横向风道64和位于炉腔侧壁的竖向风道63，循环风道6的进风口61位于横向风道64上，循环风道6的出风口62位于竖向风道63的底部。炉腔内的空气被循环扇7吸入横向风道64内，通过竖向风道63内的加热单元8的空气被加热后，从底部重新进入炉腔内，热气上升的过程中对热弯模具5和人造石板材100等进行加热，从而在炉腔内形成空气热循环，使得炉腔内升温迅速，且温度分布均匀。

左右的横向风道64的进风口61上均设有循环扇7，循环扇7由设置于炉顶2的顶部的驱动电机驱动，循环扇7可拆卸的设置于驱动电机的转轴上。循环扇7可采用离心风扇，离心风扇的叶片推动空气以与轴相垂直的方向，即径向流动，进气是沿轴线方向，而出气却垂直于轴线方向，因此离心风扇将炉腔内的热气吸入，并沿着径向将气体排入横向风道64内，离心风扇能够产生较大的风压，促进气流在较为狭窄的循环风道6内流动，从而带动炉腔内的气体快速循环流动，循环扇7作为易损件可拆卸安装于电子转轴上，在需要时可以进行快速更换。

加热单元8从炉顶2垂直插入竖向风道63内，加热单元8为棒状，加热单元8的顶部通过螺母与炉顶2螺纹连接。当需要更换加热单元8时，松开螺母，取出旧的加热棒后，从炉顶2的插入口插入新的加热棒，并用螺母重新拧紧，完成快速更换；加热单元8作为易损件可以快速拆除和更换，当加热单元8损坏时，可以进行不停窑更换。

如图5，热弯模具5的弧形腔体51的内表面均匀分布有弧形凸点52。弧形凸点52的高度在1-3mm之间，直径在3-10mm，弧形凸点52与弧形腔体51内表面平滑过渡，热弯模具5采用耐高温高压陶瓷材料制成，热弯后的人造石板材100贴合于热弯模具5内后，由于其表面的弧形凸点52会相应在人造石表面形成凹点纹理，因此通过本发明人造石板材热弯成型设备能够加工出带凹点纹理的弧形板91，而市面上只能通过热弯炉加热具有弧度的弧形板91，而其表面纹路并无法定制，如果将本身具有凹凸纹理的人造石板直接热弯，其与模具接触过程中会导致其纹路变形。

人造石板材热弯成型设备还包括设置于炉腔内的下压模具9、设置于炉顶2上方的升降驱动单元10、以及连接下压模具9和升降驱动单元10的升降杆11，升降杆11从炉顶2延伸至炉腔内，下压模具9位于热弯模具5正上方，下压模具9的底部为与下压模具9的弧形腔体51形状相适配的弧形板91，下压模具9在升降驱动单元10驱动下上下移动并进出下压模具9的弧形腔体51，下压模具9的位置可以通过升降驱动单元10进行控制，并为人造石板材提供1-5Kpa的压强。当人造石板材100经过加热后，其发生弯曲并贴合热弯模具5的弧形腔体51内表面，下压模具9在升降驱动单元10驱动下进入热弯模具5的弧形腔体51内，并与弧形腔体51保持一定间隙，下压模具9的外弧面与热弯模具5的弧形腔体51之间的间隙容纳热弯后的人造石板材100，且下压模具9的外弧面提供一定的下压力使得人造石板材100紧密贴合热弯模具5的弧形腔体51，进而使得弧形腔体51的弧形凸点52嵌入人造石板材100的表面，在其表面形成凹点纹理。本发明将热弯工艺和模压工艺相结合，人造石板材100经过加热后，在自重作用下弯曲并贴合下模具的弧形腔体51，之后下压模具9下压，在下压模具9作用下人造石板进一步紧密贴合下模具，形成凹点纹理,下压模具9与人造石板材完全贴合，使得各部位受力平均，形变一致。为了避免热弯模具5表面的凸点发生损坏，只有在人造石板材100经过充分加热软化后，再通过下压模具9进行加压，由于模压过程中人造石板材100会发生形变，因此模压时间不宜过长，应控制在10-15分钟。经过热弯和模压后的人造石板材100会有一定程度的延展，一般其长度方向和宽度方向的尺寸的增长比例在3-6%，因此在计算初始带热弯的平板时，应将延展的比例考虑进去。下压模具9采用内高温陶瓷材料烧结而成，升降杆11采用耐高温的合金金属材料制作。

升降杆11的外部套设有中空隔热套，中空隔热套的内部设有中空通道12，中空通道12的顶部设有进气口121、底部设有出气口122，如图4，下压模具9下降至热弯模具5的弧形腔体51内时，中空通道12顶部的进气口121与循环风道6连通，中空通道12底部的出气口122正对下压模具9弧形板91的背面，下压模具9顶部边缘设有回流口。下压模具9移动至热压模具的弧形腔体51内时，中空通道12顶部的进气口121与循环风道6连通，循环扇7将炉腔内的空气通过中空通道12引入下压模具9的弧形板91背面，对下压模具9进行加热，之后空气从回流口回流至炉腔内，从而形成空气循环。模压过程中由于下压模具9贴合人造石板，下压模具9的弧形板91为向下凹的弧形，弧形板91的背面空气流动性相对较差，弧形板91的热量传导速度会降低，因此通过额外的空气循环提升弧形板91背面的空气流动性，使得人造石正反面温度一致，降低人造板模压时间，提高生产效率，避免人造石板过度形变。

热弯模具5和下压模具9内部均夹设有金属导热片，热弯模具5和下压模具9的背面均设有导热肋板，热弯模具5的底部通过支撑杆与其底座连接。金属导热板采用耐高温合金，与肋板一同提升热弯模具5和下压模具9的导热效率，并且能够提高模具的抗压性。

人造石板材热弯成型设备还包括冷却风扇13，循环风道6的顶部设有冷却排风口131、底部设有冷却进风口132，冷却排风口131和冷却进风口132设有可开闭的隔热阀门（未图示），冷却风扇13与冷却进风口132连通。热弯成型后，加热单元8停止加热，开启冷却排风口131和冷却进风口132的隔热阀门，并开启冷却风扇13，冷却风扇13将冷却空气鼓入炉腔内，对炉腔进行快速降温，循环风扇同时打开，将热气抽入循环风道6内，并从冷却排风口131排出窑炉外。

热弯成型工艺，利用上述人造石板材热弯成型设备进行生产，包括如下步骤：

步骤a、如图1和2，将待加工的平板状的人造石板材100放置于热弯模具5的顶面，然后将窑车推入窑腔内，关闭窑门；热弯模具5顶部可设置定位刻度或者相应的限位凸起，方便人造石板材100放置于热弯模具5顶部时进行定位。

步骤b、如图3，开启加热单元8和循环扇7，循环扇7将炉腔内的空气加压并鼓入循环风道6内，空气经过加热单元8加热后，从循环风道6底部重新鼓入炉腔内，对炉腔内进行加热，人造石板材100经过加热后软化，逐渐落入热弯模具5的弧形腔体51内；加热时间根据板材厚度不同调节，时间为4-6小时，加热温度为1000-1100摄氏度。

步骤c、如图4，下压模具9向下移动至热弯模具5的弧形腔体51内，下压模具9的弧形板91带动人造石板材100进一步贴合热弯模具5的弧形腔体51，弧形腔体51内的弧形凸点52嵌入人造石板材100内，形成凹点纹理，模压过程中，中空隔热套的中空通道12顶部的进气口121与循环风道6连通，循环扇7将炉腔内的空气通过中空通道12引入下压模具9的弧形板91背面，对下压模具9进行加热，之后空气从回流口回流至炉腔内，形成空气循环；下压模具9进行模压的时间为10-15分钟。

步骤d、下压模具9向上移动，与热弯模具5分离，继续加热；继续加热时间为1-2小时。

步骤e、人造石板材100热弯成型后，加热单元8停止加热，同时开启冷却排风口131和冷却进风口132的隔热阀门，并开启冷却风扇13，冷却风扇13将冷却空气鼓入炉腔内，对炉腔进行快速降温，循环风扇同时打开，将热气抽入循环风道6内，并从冷却排风口131排出窑炉外；窑炉内部的温度降低至300-400摄氏度后，可停止冷却。

步骤f、打开窑炉，推出窑车，继续自然冷却，之后将热弯成型后的人造石板材100从热弯模具5上取下。从热弯模具5取出人造石板材100后，需要用高压风枪对热弯模具5内部进行清理。

上述仅为本发明的若干具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。