內墻磚馬鞍形變形問題的探討分析等

河南安陽某內墻磚廠將330mm×450mm小規格內墻磚升級為330mm×600mm大規格時，出現了馬鞍形變形問題。

筆者認為要解決此問題應該抓住變量與不變量來進行分析。即首先分析在生產過程中什么因素發生了變化，然后再分析不變化的因素。

（1） 工藝中的變與不變因素

1） 工藝中的變化因素

在內墻磚升級為大規格時，其變化因素主要是坯體的配方，變化率達95%，其目的是為了提高塑性、坯體強度和鋁含量。坯體配方的變化對泥漿、粉料、成形、干燥、素燒、釉燒等都有較大的影響。其影響情況如下：

泥漿影響：依據高塑性料的種類，泥漿的水分、比重、粘度和觸變性都會發生變化。

粉料影響：依據高塑性料的種類，在運輸過程中，粉料保水性不確定。但由于塑性成分增加，粉料運輸過程不會破壞假顆粒，所以粉料顆粒級配會更合理，流動性會更好。

成形影響：由于粉料保水性不確定，可能導致在塔下水分不變時，壓機工作水分變化，無論高或低都會對成形排氣造成困難。由于塑性成分增加和顆粒級配更穩定合理，所以在不出現分層時坯體強度會提高。同時，由于制品厚度和尺寸的變化，壓機工作制度將發生變化。

干燥影響：依據高塑性料的種類，干燥濕熱敏感性不確定，但由于塑性料增加、坯體強度提高以及厚度和尺寸的增加，導致排水增加了難度。為了保證產品的產量和質量，干燥制度將發生變化，在不出現缺陷時干燥強度會提高。

素燒影響：無論引入何種塑性原料，化學水的排除、揮發鹽的揮發和有機物質的氧化都較困難，可能出現水蒸汽缺陷，以及諸如白心、黃心和黑心等揮發物缺陷。因此，素燒制度將發生變化。

釉燒影響：無論引入何種塑性原料，其素燒坯體的膨脹系數都將發生變化。無論是否有內、外在缺陷，其素坯微觀結構及內在質量都將發生變化。無論窯爐是否穩定，由于磚體尺寸發生變化，輥道運輸過程的磚體形態矩陣和熱分布的溫度場都將發生變化。因此，釉燒制度將發生變化。在這一階段可能出現的遺漏情況是：底面釉配方、壓機粉料水分、壓機制度、干燥制度、素燒制度和釉燒制度。要防止馬鞍形變形問題的出現，應杜絕遺漏情況的發生。

2） 工藝中的不變化因素

在內墻磚升級為大規格時，其不變化因素主要是底釉和面釉，不變化率分別達45%和85%。由于坯體配方的變化，導致素燒坯膨脹系數、微觀結構及內在質量都將發生變化。因此，釉的膨脹系數、始熔點都要跟隨有所變化。但是由于釉為供應商提供，尤其是面熔塊釉，很多供應商無法更換。鑒于此，建議在產品規格變大時，可采用在原熔塊釉基礎上增加膨脹系數低、始熔點高的的熔塊或生料進行調試；底釉要考慮素坯和釉料的變化進行調試。假如在這方面遺漏了，那么就會造成釉對坯體的殘余熱應力，結果將會出現四邊上翹，這為馬鞍形變形創造了條件。

（2） 成形工段的變與不變因素

1） 成形工段中的變化因素

在制品成形的過程中，其主要變化因素為尺寸、厚度、壓力，變化率達95%；其目的是執行工藝指令（尺寸、厚度和壓力），根據生產產品特點更改壓力制度（包括壓制和頂出）；其主要的變化情況為尺寸、厚度、壓力都變大，這些變化對干燥、素燒等都有較大的影響。

遺漏情況為：壓機布料制度。

2） 成形工段中的不變因素

在制品成形的過程中，其主要不變化的因素為布料制度。由于磚體尺寸和厚度發生了變化，導致填料量、各布料區填料比例將發生變化。由于有些參數是設備商設定的，需要進入二級參數的設定。鑒于此，建議在產品規格變大時，可聯系布料車和壓機的制造商，根據實際調整布料制度。假如由于布料車造成布料不均勻，尤其是出現素燒坯窄腰或鼓肚以及由于長邊收縮大而出現長邊上翹的馬鞍形變形，釉燒后將會加劇馬鞍形變形。

（3） 素燒工段的變與不變因素

1） 素燒工段中的變化因素

在素燒階段，制品主要發生變化的因素有尺寸、厚度、燒成周期；變化的目的為執行工藝指令（尺寸、厚度和燒成周期），根據素燒坯體的收縮率和吸水率適當調整燒成溫度；其主要的變化情況為燒成周期加長、燒成溫度提高、磚坯隊列更復雜。

燒成周期加長，有利于大規格厚坯體產品化學水的排除、揮發鹽的揮發和有機物質的氧化，也有利于陶瓷品的燒結；燒成溫度提高有利于配方改變后的燒結，有利于吸水率和素燒坯尺寸的調節。但是溫度提高，將改變局部的溫度曲線，這些改變會對燃氣、助燃風、抽濕排潮風、急冷風和抽熱風等產生影響，也會影響窯爐設備的設計能力和負荷能力，更會影響窯爐熱場分布和氧分量分布。所以單純地提高燒成溫度并不可靠，要考慮綜合因素。磚尺寸變化后，窯爐進磚隊列發生了變化，同一排磚數，磚與磚的左右間距，磚與磚的前后間距都發生了變化，結果變得更疏。磚體傳動依靠陶瓷輥棒的滾動，由于傳動輥棒荷重、高溫蠕變和單邊傳動的缺陷，使得同一排磚的實際線速度并不一致，行進路徑并不是單一直線的，磚體還會發生放散狀偏轉。為了避免實際線速度的不一致和行進過程的偏轉，拉大間距是有必要的。但是間距的拉大，會加劇磚體周圍溫度場的馬鞍形畸變，使得空點面積大的邊溫和面溫更高，這些都加劇了長邊的變形和馬鞍形變形。

遺漏情況為：燒成制度的合理變化，產品收縮率。

2） 素燒工段中的不變化因素

在素燒階段，制品不變因素是燒成制度和產品收縮率。燒成制度是系統工程，要考慮窯爐自身條件、風源、氣源，以及產品和產品隊列的具體情況。任何單一或個別數據的修改都可能顧此失彼，造成缺陷和安全故障隱患。所以溫度制度的制定一定要瞻前顧后、瞻遠觀細；工藝和熱工一定要配合緊密。

對于窯爐來講，首先考慮的是尺寸的加工能力，保證成品率，而吸水率只要不超國標即可。由于粘土的增加，有可能在吸水率不變情況下，產品的收縮變大。當然如果線收縮不變，吸水率就會增大，導致坯體的熱膨脹系數和濕膨脹系數變大，最后導致產品出現釉燒馬鞍形變形和二次返變馬鞍形變形問題。

（4） 釉燒工段變與不變因素

1） 釉燒工段中的變化因素

在釉燒階段，制品的變化因素主要是燒成周期、素坯隊列；其變化情況為燒成周期加長、溫度可能下降、磚坯隊列更復雜。

素坯出現諸如白心、黃心和黑心等缺陷，經過釉燒后，這些問題會減弱或被解決，但是卻增加了釉燒負擔和揮發物揮發后的坯體變形。燒成周期加長，使得燒成溫度下降，單一溫度下降會造成釉燒曲線變得更加陡峭，造成產品外觀質量缺陷和底面釉膨脹系數變化，膨脹系數變化會使得產品發生變形。由于釉燒本身面溫高，如果由于間距的拉大，加劇磚體周圍溫度場的馬鞍形畸變，結果使得釉面的溫度更不均勻，這些都會導致馬鞍形變形問題的出現。

遺漏情況為：燒成制度的合理變化，左右溫度的均勻性調節。

2） 釉燒工段中的不變因素

在釉燒階段，制品的不變因素主要是燒成制度和溫度均勻性。其影響情況與素燒一樣。釉燒不同于素燒，對于釉燒不能增加其負擔，但是由于隊列的變化，應設計合理的燒成制度，減少或緩和馬鞍形溫度場的產生，減少溫度差。

經過“變量”和“不變量”的分析，相信出現馬鞍形變形問題是某個工段出現了遺漏，釉的溫度及范圍、壓機布料制度、素燒制度、素燒吸水率和釉燒制度是重點，也是盲點。保證吸水率和布料均勻性是解決問題的前提，改善窯爐橫向溫差和釉料燒成范圍可以減緩缺陷產生，研究合適的素燒、釉燒制度是根本。

（韓復興）

拋光磚規律性色痕的處理方法

問：某廠有一條300m長的窯爐，內寬2.5m，拱頂式結構。主要生產600mm×600mm滲花拋光磚，以超白料為主。自今年開年以來，一直存在“色痕”缺陷，主要體現為生產滲花磚時，定位性深色和淺色，即“黃邊”、“白邊”，有時四個周邊與中間色差太明顯。起初，認為是在印花過程中造成的。經過試驗，設置三種對比情況，即“不印花，噴水”；“不印花，少噴水”及“不印花，不噴水”。結果發現，即使是生產不印花的白板磚，同樣存在“色痕”的缺陷，只是沒有印花時那么明顯，但靠窯墻邊的卻更為明顯。所以，窯爐工序開始進行深入的跟蹤調節，通過“升高前中溫”、“降低中溫”、“拉慢窯速”增加氧化時間等傳統手法進行調節，都沒有徹底解決這一缺陷。盡管“拉慢窯速”有明顯效果，但產量降低。請問程工，這樣的規律性色痕，是不是窯爐工序造成的？如何解決？

答：針對規律性“色痕”缺陷，尤其根據上述所表述的情況，可以說，窯爐工序沒有調節到更為合理的工況是造成這一缺陷的根本原因。當然，絕大多數上的工序隱患都得通過干燥窯工序最終體現出來，也并不排除配方原料、壓機工序等方面的原因。如配方中的泥含量、泥種類、鈣鎂類原料的使用量及坯體增強劑的使用等因素；或如壓機工序中壓制成形時的壓力、磚坯厚薄偏差，磚坯“窄腰”、“鼓腰”等；或如印釉印花后的噴水方法、位置與工藝參數等都有可能造成色痕的出現。下面就窯爐方面的處理方式進行詳述。

（1） 通過“提高中前溫”的方法使得磚坯提前達到氧化還原反應的條件，是處理“氧化不良”缺陷的有效方式。但并沒有徹底解決這一缺陷的原因，筆者認為是疏忽了磚坯在窯爐內進行氧化還原反應時應具備的另一個重要條件，那就是該區域段的窯內氣氛，即氧化氣氛的程度。該段窯內“負壓”會影響到爐膛氣氛，而該段燒嘴噴槍的燃燒狀態會影響到火焰氣氛。

（2） 通過“降低中溫”的方法使得磚坯進行氧化還原反應的時間與區域段增長，是處理“氧化不良”、“針孔熔洞”等缺陷的有效方式。但為什么沒能徹底解決這一缺陷呢，主要是由于產量要求和磚坯內在燒成質量的制約，應控制后期反彈變形等因素。

（3） 總結上述所述的規律，首先要解決水平方向上的“色痕”，通過調節后保證靠窯墻兩邊磚的“色痕”不能明顯過中間位磚；其次，要解決整個窯爐中、前段的氧化還原反應還不到位、不徹底時磚坯表面就進入了熔融瓷化狀態的梯度問題。影響窯爐中、前段氧化還原反應進行的徹底性，還應該注意到兩個窯外因素，即磚坯入窯時的含水量和磚坯本身的溫度。不僅要注意到窯爐中、前段的溫度梯度（升溫曲線），還應考慮到對應區域的氧化氣氛（助燃風與“負壓”），也不能疏忽了煙氣流速的作用（如排煙風機的抽力、擋火板、擋火墻）。

（4） 可以向前工序排查，主要是壓機布料和磚坯密度分布的均勻性。如果個別特定部位料多、密度高，就會出現揮發物遲滯排出，“固化”在燒成段現成色痕。

（ 程昭華）