Nitridgebundene Siliziumkarbidplatte (NSiC-Platte): Anwendungsbeispiel für Ofenmöbel

Die Ofenausstattung bestimmt das Endergebnis des Brennvorgangs. Daher wählen viele Keramikunternehmen bei der Erweiterung ihrer Produktion die Materialien sorgfältig aus. Nitridgebundene Siliziumkarbidplatten (NSiC-Platten) etablieren sich heute als zuverlässige Option für die Keramikindustrie.

Dieser Artikel stellt Ihnen ein praktisches Anwendungsbeispiel von NSiC-Platten vor und hilft Ihnen zu verstehen, warum NSiC-Platten herkömmliche Ofenplatten aus Mullit, Cordierit und Aluminiumoxid ersetzen können. Nach dem Lesen können Sie entscheiden, ob sie für Ihren Brennprozess geeignet sind.

Inhaltsverzeichnis

Mullite-OfenmöbelWarum ziehen sie sich schrittweise zurück? Tägliches Keramikbrennen?

Mullit-Ofenmöbel werden seit Jahrzehnten in der Keramikindustrie täglich eingesetzt. Sie weisen eine relativ offene Porenstruktur auf. Beim Glasurbrand sinken flüchtige Glasurbestandteile und feiner Keramikstaub in diese Poren. Auf der Oberfläche des Regals sammeln sich eingeschlossene Rückstände an, die Flecken, kleine Löcher oder Glasurreste auf Ihrem Geschirr hinterlassen. Bei glänzendem Geschirr und verzierten Tassen werden Sie höhere Ausschussquoten feststellen.

Mullit hat auch Probleme mit schnellen Temperaturänderungen. Schnelle Wärmeausdehnung und -kontraktion erzeugen innere Spannungen im Inneren der Mullitplatten.^[1] Im schlimmsten Fall brechen die Platten während des Brennvorgangs und zerstören die gestapelten Keramikstücke. Außerdem erweicht Mullit unter anhaltender Hitze allmählich. Sobald sich die Platte verzieht, verformen sich Ihre Schüsseln und Teller beim Brennen.

All diese Probleme erhöhen den Betriebsaufwand in Ihrer Werkstatt. Sie müssen häufig neue Mullit-Regale bestellen, und Ihre Mitarbeiter verbringen zusätzliche Stunden mit dem Entfernen defekter Ofeneinrichtungen. Häufige Produktionsstillstände bringen Ihren Produktionsplan durcheinander und erhöhen die gesamten Herstellungskosten.

Anwendungsbeispiel für NSiC-Platten für Eine Keramikfabrik für den täglichen Gebrauch

Einer unserer Kunden, ein Keramikproduzent, hat nach Feldversuchen von Mullit auf NSiC-Platten umgestellt.

Produktionsaufbau & Herausforderungen bei der Ofenmöbelherstellung

Diese Fabrik produziert große Mengen an Keramik für den täglichen Gebrauch, darunter Teller, Suppenschüsseln, Kaffeetassen und dekoriertes Küchengeschirr. Sie verwendet sowohl Tunnelöfen für die Massenproduktion als auch Shuttle-Öfen für individuelle Sonderanfertigungen. Die Produktionslinie läuft rund um die Uhr.

Vor der Modernisierung nutzte die Fabrik für alle Glasurbrennprozesse ausschließlich Mullit-Ofenplatten. Dabei traten drei Probleme auf:

Die Haltbarkeit von Mullit war kurz.Bei 24-stündiger zyklischer Brennbelastung rissen oder verzogen sich die meisten Mullitplatten innerhalb von 2 bis 3 Monaten.
Unebene Regalböden führten zu Produktverformungen.Durch die Verformung der Mullitplatten veränderte sich die Auflagefläche der gestapelten Keramik. Etwa 8 bis 101 Einheiten des fertigen Geschirrs wiesen Formverzerrungen oder Brennrisse auf.
Die hohe Porosität erhöhte den Energieverbrauch und den Reinigungsaufwand.Mullit absorbierte im Brennofen Glasurdämpfe. Die Rückstände erforderten zwischen den Brennzyklen eine aufwendige Reinigung.

Das Werk kontaktierte unser technisches Team, um ein besser feuerbeständiges Material zu finden. Basierend auf ihren Anforderungen verglichen wir Cordierit-Mullit und mit Siliziumkarbid gebundene Werkstoffe und entschieden uns schließlich für nitridgebundene Siliziumkarbidplatten zur kompletten Erneuerung der Produktionslinie.

Implementierung und Prozessanpassungen der NSiC-Platte

Das Werk bestellte NSiC-Platten in Sondergröße, die den Abmessungen der vorhandenen Ofenwagen entsprechen. Auf unsere Empfehlung hin wurde die Plattendicke entsprechend dem Gewicht der Stapelladung angepasst.

Das Team tauschte nicht alle Regale gleichzeitig aus. Zunächst führten sie einen Pilotversuch an einem Ofenwagen durch, um die Leistung der Regale zu überprüfen.

Während des Versuchs passten die Bediener die Beladungsmuster an. Unser technisches Team überwachte zudem die Temperaturverteilung auf der Oberfläche der NSiC-Platten. Wir stellten fest, dass NSiC-Platten auch bei hohen Temperaturen höhere Lasten sicher tragen können. Das Werk erhöhte die Stapeldichte geringfügig, jedoch innerhalb der zulässigen Grenzen.

Nachdem die stabile Leistung bestätigt worden war, wurden in der Fabrik NSiC-Platten an allen Positionen des Tunnelofens eingesetzt. Lediglich eine kleine Anzahl von Mullitplatten wurde für Testbrennvorgänge bei niedrigen Temperaturen zurückbehalten.

Das Werk entschied sich für die Verwendung von NSiC-Platinen.

Vorteile von NSiC-Platten in The Projekt

Dieses alltägliche Keramikprojekt verdeutlicht die wichtigsten Stärken von NSiC-Platten.

Geringe Porosität verhindert Verunreinigungen der Glasur. NSiC-Material zeichnet sich durch eine dichte, geschlossenporige Struktur aus. Glasurdämpfe und feines Keramikpulver können nicht tief in den Plattenkörper eindringen. Die Oberfläche der Ablage und die Produkte bleiben auch nach vielen Brennzyklen sauber.

Ausgezeichnete Temperaturwechselbeständigkeit, hält wiederholtem Erhitzen und Abkühlen stand. Sie neigen nicht zu Rissen bei zyklischem Ofenbetrieb und eignen sich gleichermaßen für gleichmäßige Tunnelöfen und variable Pendelofenläufe.

Die hohe Biegefestigkeit bei hohen Temperaturen gewährleistet die Ebenheit der Regalböden. NSiC-Platten behalten ihre Formstabilität auch bei langen Betriebstemperaturen zwischen 1250℃ und 1350℃.^[2] Schwere, gestapelte Keramiklasten verbiegen die Platte nicht.

Lange Lebensdauer senkt die Kosten für Ersatzteile. Im Vergleich zu Mullitplatten überstehen NSiC-Platten deutlich mehr Brennzyklen. Dadurch reduzieren sich wiederholte Neuanschaffungen und Ausfallzeiten für Ersatzteile.

Verbesserungen nach dem Wechsel zu NSiC-Platten

Nach sechs Monaten ununterbrochenen Betriebs lagen im Werk aussagekräftige Produktionsdaten vor. Die Ausschussquote der gebrannten Keramikprodukte sank von fast 101 % pro 3 Tonnen auf unter 3%. Weniger deformierte und fleckige Teile verbesserten die Erfolgsquote bei den Bestellungen.

Die Häufigkeit des Austauschs von Ofeneinrichtungen ging stark zurück. Durch die Werkstatt konnte der Zeitaufwand für den Aus- und Einbau defekter Regale reduziert werden. Ungeplante Produktionsstillstände gingen zurück und die insgesamt verfügbaren Produktionsstunden stiegen.

Die bessere Wärmeleitfähigkeit der NSiC-Platten führte auch zu Energiegewinnen. Der Brennofen erreichte die Zieltemperatur effizienter. Das Werk verzeichnete einen um etwa 121 TP3T geringeren Gasverbrauch pro Brennvorgang.

Das Werk reduzierte außerdem den Reinigungsaufwand. Die Oberflächen der NSiC-Regale weisen Glasurrückstände leichter auf. Die Bediener benötigen weniger Zeit zum Schleifen und Reinigen der Regale zwischen den Produktionsläufen.

Häufige Anwendungsgebiete für NSiC-Platten

NSiC-Platten sind nicht nur auf die Herstellung von Keramikgeschirr für den täglichen Gebrauch beschränkt. Sie können diese Ofenmöbel in vielen Hochtemperatur-Brennprozessen einsetzen.

Kontinuierliche Tunnelofen-Massenproduktion

Tunnelöfen laufen im Dauerbetrieb, um große Produktionsmengen zu erzielen. Ihre Regale sind einer ständigen thermischen Belastung und dem Gewicht der hohen Stapel ausgesetzt.

NSiC-Platten behalten ihre Dimensionsstabilität über Hunderte von Brennzyklen hinweg. Sie sind ideal für Fabriken, die Wert auf eine stabile Langzeitproduktion legen.^[1]

Shuttle-Ofen-Chargen- und Sonderbrand

Shuttle-Öfen heizen sich für jeden Brennvorgang auf und kühlen wieder ab. Häufige Temperaturwechsel führen zum Bruch vieler traditioneller Holzplatten.

Die hohe Temperaturwechselbeständigkeit von NSiC minimiert das Risiko plötzlicher Lagerschäden. Es eignet sich gut für Kleinserien, kundenspezifische Keramikartikel und Testbrände.

Hochpräzisionsbrand von glasierter Keramik und Sanitärkeramik

Glasierte Keramik und Sanitärkeramik erfordern strenge Oberflächenqualität. Verunreinigungen durch Ofenmöbel führen zu kostspieligen Ausschusswaren.

Platten aus NSiC mit geringer Porosität verhindern die Aufnahme von Glasurdampf.^[2] Sie helfen Ihnen, Keramikoberflächen sauber zu halten und die Fehlerraten bei hochwertigen Keramikprodukten zu senken.

Sinterung von Hochleistungs-Keramikbauteilen

Über die herkömmliche Keramik hinaus ermöglichen NSiC-Platten das Sintern von Hochleistungskeramikbauteilen. Diese Produkte erfordern eine präzise Maßhaltigkeit während des Erhitzens. Eine stabile Ebenheit der Platten trägt dazu bei, enge Toleranzen bei Keramikbauteilen einzuhalten.

Häufig gestellte Fragens

In welchem Temperaturbereich können NSiC-Platten im Dauerbetrieb eingesetzt werden?

NSiC-Platten funktionieren zuverlässig im Temperaturbereich von 1.200℃ bis 1.450℃ und decken damit die meisten Glasurbrenntemperaturen für Keramikprodukte des täglichen Gebrauchs ab.

Können NSiC-Platten in oxidierenden Ofenatmosphären eingesetzt werden?

Ja. NSiC behält seine Leistungsfähigkeit auch in normalen oxidierenden Brennumgebungen bei. Es ist die Standardwahl für die meisten Keramikglasuröfen.

Was beeinflusst die tatsächliche Lebensdauer von NSiC-Platten in Ihrem Brennofen?

Brenntemperaturspitze, thermische Zyklusgeschwindigkeit, Stapelgewicht und Ofenatmosphäre.

Schnelle Temperaturschwankungen und Überlastung verkürzen die Betriebszeit.

Ist für NSiC-Platten vor dem Glasurbrand eine Oberflächenbeschichtung erforderlich?

Nicht immer. Bei der Verarbeitung von sehr flüssigen Glasuren, die leicht haften bleiben, kann eine Schutzschicht aufgetragen werden.

Können NSiC-Platten nach der Lieferung vor Ort zugeschnitten oder bearbeitet werden?

Eine begrenzte Bearbeitung vor Ort ist möglich. Die meisten Maßanpassungen erfolgen jedoch während der Fertigung. Das Schneiden vor Ort kann die Kantenstruktur des Materials beschädigen.

Wie lagert man ungenutzte NSiC-Platten in der Werkstatt?

Teller an einem trockenen Ort aufbewahren. Starke Stöße und zu hohe Stapelung der Teller vermeiden.

Worin besteht der Hauptunterschied zwischen NSiC-Platten und reaktionsgebundenen Siliciumcarbidplatten?

NSiC bietet eine ausgezeichnete Temperaturwechselbeständigkeit. Reaktionsgebundenes SiC weist eine höhere Dichte auf, ist aber weniger tolerant gegenüber schnellen Temperaturänderungen.

Abschluss

Die Umstellung auf NSiC-Brennofenplatten erfordert zwar höhere Anfangsinvestitionen in Ofenmöbel, doch ihre längere Lebensdauer und die höhere Produktausbeute senken Ihre Gesamtkosten langfristig. Sollten Sie mit ähnlichen Problemen zu kämpfen haben, sind NSiC-Brennofenplatten eine Überlegung wert und sollten in Ihre Materialversuche einbezogen werden.

Neue Denkweisen – neue Materialien bietet hohe Qualität NSiC-Platten für Ihre Brennöfen. Wir unterstützen kleine Pilotchargen, um deren Leistung in Ihrem Brennofen vor der vollständigen Produktionsaufnahme zu testen. Kontaktieren Sie uns für weitere Informationen.