影響拋釉磚變形的因素

趙光巖+鄭樹龍

摘 要：本文結(jié)合全拋釉瓷磚的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，從配方和燒成工藝對(duì)全拋釉瓷磚燒成變形的原因進(jìn)行了分析和探討，并提出相應(yīng)的解決對(duì)策，以期對(duì)陶瓷企業(yè)有一定的幫助。

關(guān)鍵詞：拋釉磚；變形；膨脹系數(shù)；配方；燒成

1 前言

2009年建材市場(chǎng)上開始出現(xiàn)了全拋釉瓷磚，全拋釉瓷磚作為一種新的產(chǎn)品，既有仿古磚的豐富色彩和絢麗圖案，又有拋光磚的光亮。集中了仿古磚、拋光磚和石材的優(yōu)點(diǎn)，價(jià)格又比微晶石要便宜很多。因此，自全拋釉瓷磚產(chǎn)品問世以來，深得市場(chǎng)和消費(fèi)者青睞，成為不少陶瓷企業(yè)的主打產(chǎn)品。然而，產(chǎn)品變形是全拋釉瓷磚生產(chǎn)中的一大技術(shù)工藝瓶頸，也是影響釉瓷磚產(chǎn)品質(zhì)量的因素之一。

全拋釉瓷磚與普通的仿古瓷磚不同之處在于磚坯表面不僅有面釉和花釉，而且在花釉上面還增加了一層拋釉，該層拋釉在燒成過程中需重新熔融。因此，全拋釉瓷磚相對(duì)仿古瓷磚來說磚形控制難度更高。在實(shí)際生產(chǎn)中，一般根據(jù)全拋釉瓷磚產(chǎn)生變形的階段可分為燒成變形和后期變形（滯后變形），燒成變形占主導(dǎo)地位。燒成變形主要由于坯釉的膨脹系數(shù)不匹配、坯釉的溫度不匹配和燒成制度不合理等引起的；后期變形主要由于燒結(jié)程度低，在釋放內(nèi)應(yīng)力的過程中導(dǎo)致成品磚變形[1]。本文結(jié)合全拋釉瓷磚的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，從配方和燒成工藝對(duì)全拋釉瓷磚燒成變形的原因進(jìn)行了分析和探討，并提出相應(yīng)的解決對(duì)策，以期對(duì)陶瓷企業(yè)有一定的幫助。

2 坯釉膨脹系數(shù)的差異

全拋釉的熱膨脹系數(shù)比面釉、坯體的熱膨脹系數(shù)低，為了保證瓷磚燒成后的磚型穩(wěn)定，需有效控制面釉和全拋釉的熱膨脹系數(shù)[2]。在燒成高溫區(qū)，由于存在大量的液相，磚坯在自身重力的作用下，基本上保持平直的形狀；然而，在冷卻階段，磚坯和釉層會(huì)隨著溫度的降低而發(fā)生收縮，膨脹系數(shù)越大收縮越大。當(dāng)釉層膨脹系數(shù)大于坯體的膨脹系數(shù)時(shí)，冷卻后全拋釉磚呈現(xiàn)凹變形；當(dāng)釉層膨脹系數(shù)小于坯體的膨脹系數(shù)時(shí)，冷卻后拋釉磚呈現(xiàn)凸變形。如果坯體和釉層的膨脹系數(shù)相差越大，全拋釉磚出窯后的變形度就越大。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，筆者公司初始使用了A全拋釉，發(fā)現(xiàn)經(jīng)常出現(xiàn)產(chǎn)品凸變形，判斷變形原因可能是二者的膨脹系數(shù)相差較大，因此，更換用B全拋釉，發(fā)現(xiàn)磚形有明顯的好轉(zhuǎn)，產(chǎn)品變形得到了有效地控制。筆者采用NETZSCH熱膨脹儀對(duì)A全拋釉、B全拋釉和坯體進(jìn)行了膨脹系數(shù)測(cè)定（見圖1）。

從圖1可以看出，在同一溫度點(diǎn)，A全拋釉的膨脹系數(shù)和坯體的膨脹系數(shù)相差較大，B全拋釉的膨脹系數(shù)和坯體的膨脹系數(shù)相差較小。所以，這也證實(shí)了采用B全拋釉后變形得到有效控制的原因。

3 坯體配方的穩(wěn)定性

全拋釉瓷磚使用的原材料是直接從礦山開采回來沒有經(jīng)過加工的，所以原材料的組成在一定范圍內(nèi)存在波動(dòng)，穩(wěn)定性差。如果使用從礦山上運(yùn)回的原材料直接按照配方單投料，就會(huì)出現(xiàn)每次所用粉料的化學(xué)成份不一致問題。此外，在配料過程中，如果投料司機(jī)的責(zé)任心不強(qiáng)，沒有嚴(yán)格按照配方單進(jìn)行投料也會(huì)造成配方化學(xué)成份不穩(wěn)定。粉料的化學(xué)成份波動(dòng)，首先，會(huì)造成坯體燒成溫度出現(xiàn)波動(dòng)，使得窯爐內(nèi)的溫度和氣流不斷波動(dòng)，影響到磚坯的受熱，導(dǎo)致產(chǎn)品的磚形變化；其次，化學(xué)成份的變化也會(huì)造成膨脹系數(shù)的發(fā)生變化，膨脹系數(shù)的變化最終會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品磚形發(fā)生變化。

針對(duì)上述可能會(huì)影響配方化學(xué)成份的穩(wěn)定性的因素，筆者在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中通過以下方式加以處理：首先，增加主要原材料的儲(chǔ)量，對(duì)進(jìn)廠的所有原材料進(jìn)行多次均化，在不同取樣點(diǎn)試燒小樣的燒結(jié)密度達(dá)到基本一致才可以投入使用；其次，針對(duì)投料過程中可能會(huì)造成的偏差，一方面對(duì)投料司機(jī)進(jìn)行培訓(xùn)，使其提高投料準(zhǔn)確性的認(rèn)識(shí)；另一方面安排專職人員對(duì)鏟車司機(jī)投料過程進(jìn)行跟蹤和監(jiān)督，提高投料的準(zhǔn)確性；最后，漿料球磨后，放入1000t以上的漿池中再次進(jìn)行均化處理后才能使用。通過上述措施，瓷磚的變形有了明顯的降低。

瓷磚耐火度、硬度，及高溫粘度隨氧化鋁含量增加而提高，提高坯體中氧化鋁的含量，可以有效減少坯體在高溫下的變形度[3]。在實(shí)際生產(chǎn)中，大部分拋釉磚的吸水率都控制在0.1%以下。當(dāng)氧化鋁含量低于18%時(shí)，坯體高溫強(qiáng)度較低，在燒成過程中容易發(fā)生變形，在實(shí)際生產(chǎn)中，大多數(shù)廠家的拋釉磚的氧化鋁含量控制在18%～21%之間。這是因?yàn)榕黧w中氧化鋁自身熔點(diǎn)高，以及高溫下生成莫來石晶相能起到骨架作用，可以有效避免磚坯在高溫下強(qiáng)度不夠而發(fā)生變形。此外，為了降低配方的燒成溫度，在配方中會(huì)引入一些低溫料，一般情況以黏度高的鉀長石為主，適當(dāng)加入部分黏度較低的鈉長石和滑石，并控制氧化鈣的含量，以防止磚坯發(fā)生變形。

4 燒成曲線的控制

筆者采用高溫顯微鏡對(duì)全拋釉的燒成過程進(jìn)行了觀察，發(fā)現(xiàn)全拋釉在1200℃左右開始熔融，約1230℃ “成熟”（熔成半球），全拋釉瓷磚的燒成溫度一般控制在1220℃左右。在全拋釉瓷磚燒成時(shí)，上層的全拋釉需要依靠磚坯提供支撐，所以要增加磚坯在高溫的強(qiáng)度。否則，磚坯容易發(fā)生變形。筆者通過調(diào)整窯爐燒成曲線、窯爐壓力和輥棒間距以減少磚坯在高溫保溫階段的受力，達(dá)到改善瓷磚磚形的目的。

4.1燒成曲線的調(diào)整

針對(duì)全拋釉在燒成階段的物理特性，在保持底溫不變的情況下，對(duì)窯爐的面溫?zé)汕€做了相應(yīng)調(diào)整（見圖2）。

從圖2可以看出：兩條燒成曲線不同之處主要集中在1200℃以上溫度：調(diào)整前的燒成曲線是在1201℃（33區(qū)）經(jīng)升到1215℃后(35區(qū))，在1215℃（36區(qū)—41區(qū)）進(jìn)行保溫；調(diào)整后的燒成曲線在1201℃（33區(qū)—35區(qū)）進(jìn)行保溫后直接升到1216℃（37區(qū)），然后迅速降到1208℃，并在1208℃（39區(qū)—41區(qū)）進(jìn)行保溫。通過對(duì)燒成曲線的調(diào)整，拋釉磚的變形明顯減小，全拋釉效果未見降低。說明通過對(duì)保溫階段面溫曲線的調(diào)整，即保證全拋釉完全融平，又能減少全拋釉熔融時(shí)對(duì)磚形的影響。

4.2輥棒間距的調(diào)整

在燒成過程中，磚坯經(jīng)過高溫區(qū)時(shí)已經(jīng)受熱軟化，磚坯在自身重力作用下很容易發(fā)生變形。為了減少全拋釉磚變形程度，有不少生產(chǎn)全拋釉產(chǎn)品的廠家將高溫區(qū)和保溫區(qū)的輥棒換成小直徑輥棒（Φ 50或Φ 45）。同時(shí)，減小輥棒間的距離，通過上述技改后，全拋釉磚的變形明顯改善。這是因?yàn)樵谳伒栏G內(nèi)，磚坯依靠輥棒的轉(zhuǎn)動(dòng)在窯爐里前進(jìn)，磚坯與輥棒之間是線接觸，兩條輥棒的間距大（相當(dāng)于力矩大），增大了磚坯自身重力作用下發(fā)生高溫蠕變下墜變形，磚坯越容易向下彎曲，變形越明顯；減小輥棒間距相當(dāng)于減小磚坯在兩條輥棒間的力矩，可以有效減小磚坯向下彎曲的程度，從而減小變形。

4.3窯爐壓力的調(diào)整

為了提高磚坯的排水速度、氧化速度，以及控制瓷磚的質(zhì)量，通常情況下會(huì)拉大預(yù)熱帶底部的排煙風(fēng)閘，這樣就會(huì)使輥棒底部的煙氣流動(dòng)速度比輥棒上部快，造成底部壓力比上部小。另外，為了控制磚面質(zhì)量，在高溫段磚坯底溫的溫度往往比磚坯面部高，會(huì)造成高溫?zé)煔鈴牡撞孔叩缴厦妫栽黾恿说酌娴膲毫Σ睢８G爐底面的壓力差相對(duì)大氣壓來說很小，但是在高溫下磚坯自身的強(qiáng)度較小的情況下，也容易造成磚坯變形。在實(shí)際生產(chǎn)中，點(diǎn)火面槍數(shù)量一般是點(diǎn)火底槍數(shù)量的一半左右，通過控制點(diǎn)火面槍的數(shù)量來控制整體壓力和底面間的壓力差。

4.4關(guān)鍵溫度點(diǎn)的控制

一般情況下，瓷磚坯體配方中石英（SiO2）的含量在65%～70%之間，而在燒成和冷卻過程中石英會(huì)發(fā)生相變，石英發(fā)生相變時(shí)都伴隨著體積的變化。石英的相變除了β石英轉(zhuǎn)變成α石英外，造成石英體積急劇變化還有在870℃附近時(shí)α石英轉(zhuǎn)和α磷石英的相變（升溫時(shí)α石英→α磷石英，體積變大；降溫時(shí)α磷石英→α石英，體積變小），這個(gè)相變過程雖然不是很快，但是發(fā)生相變時(shí)石英體積變化達(dá)12.7%，石英的體積變化在冷卻時(shí)對(duì)磚形的影響也比較大[3]。在升溫時(shí)，如果面溫度先達(dá)到870℃，坯體上面石英先發(fā)生相變膨脹，磚形朝凸的方向變化；如果底溫度先達(dá)到870℃，坯體下面石英先發(fā)生相變膨脹，磚形朝凹的方向變化。在冷卻階段，如果面溫先達(dá)到870℃，坯體上部石英發(fā)生相變收縮，坯體中的液相會(huì)填充到石英收縮后留下的空隙中；當(dāng)?shù)撞繙囟入S后到870℃時(shí)，隨著溫度的降低，液相固化而使面部可塑性明顯下降，以及顆粒基本喪失遷移能力而保持相對(duì)硬化。因而沒有足夠量的液相來填充石英收縮留下的空隙，坯體只有靠自身收縮填補(bǔ)體積變化所留下的空隙，磚形會(huì)朝凸的方向變化；當(dāng)?shù)撞繙囟认鹊?70℃時(shí)，變化剛好相反。在實(shí)際操作過程中為了控制磚形，應(yīng)盡量減小在870℃時(shí)的底面溫差。在冷卻階段，我們通過控制急冷風(fēng)管的開度來控制底面溫度，盡量使得底面風(fēng)管開度比較接近[4]。

5 結(jié)語

產(chǎn)品變形是全拋釉磚生產(chǎn)中常出現(xiàn)的問題，我們?cè)诜治霎a(chǎn)品變形原因的基礎(chǔ)上，通過調(diào)整坯釉膨脹系數(shù)、坯體配方穩(wěn)定性、燒成曲線、輥棒間距、窯爐壓力和關(guān)鍵溫度點(diǎn)的控制等方面的工藝，能有效減少全拋釉磚產(chǎn)品變形，并提高了全拋釉磚產(chǎn)品質(zhì)量和成品率。

參考文獻(xiàn)

[1] 梁鐸,羅宏.全拋釉的生產(chǎn)工藝及性能研究[J].佛山陶瓷,2013,

23(10):31-35.

[2] 陳國飛,劉春福.瓷磚常見缺陷產(chǎn)生原因及解決方法[J].佛山陶

瓷,2002,6:16-17.

[3] 劉康時(shí).陶瓷工藝原理[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社,1991, 4-4.

[4] 程昭華.磚坯在輥道窯中的燒成變化探討[J].佛山陶瓷,2002,4:

14-22.

endprint

摘 要：本文結(jié)合全拋釉瓷磚的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，從配方和燒成工藝對(duì)全拋釉瓷磚燒成變形的原因進(jìn)行了分析和探討，并提出相應(yīng)的解決對(duì)策，以期對(duì)陶瓷企業(yè)有一定的幫助。

關(guān)鍵詞：拋釉磚；變形；膨脹系數(shù)；配方；燒成

1 前言

2009年建材市場(chǎng)上開始出現(xiàn)了全拋釉瓷磚，全拋釉瓷磚作為一種新的產(chǎn)品，既有仿古磚的豐富色彩和絢麗圖案，又有拋光磚的光亮。集中了仿古磚、拋光磚和石材的優(yōu)點(diǎn)，價(jià)格又比微晶石要便宜很多。因此，自全拋釉瓷磚產(chǎn)品問世以來，深得市場(chǎng)和消費(fèi)者青睞，成為不少陶瓷企業(yè)的主打產(chǎn)品。然而，產(chǎn)品變形是全拋釉瓷磚生產(chǎn)中的一大技術(shù)工藝瓶頸，也是影響釉瓷磚產(chǎn)品質(zhì)量的因素之一。

全拋釉瓷磚與普通的仿古瓷磚不同之處在于磚坯表面不僅有面釉和花釉，而且在花釉上面還增加了一層拋釉，該層拋釉在燒成過程中需重新熔融。因此，全拋釉瓷磚相對(duì)仿古瓷磚來說磚形控制難度更高。在實(shí)際生產(chǎn)中，一般根據(jù)全拋釉瓷磚產(chǎn)生變形的階段可分為燒成變形和后期變形（滯后變形），燒成變形占主導(dǎo)地位。燒成變形主要由于坯釉的膨脹系數(shù)不匹配、坯釉的溫度不匹配和燒成制度不合理等引起的；后期變形主要由于燒結(jié)程度低，在釋放內(nèi)應(yīng)力的過程中導(dǎo)致成品磚變形[1]。本文結(jié)合全拋釉瓷磚的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，從配方和燒成工藝對(duì)全拋釉瓷磚燒成變形的原因進(jìn)行了分析和探討，并提出相應(yīng)的解決對(duì)策，以期對(duì)陶瓷企業(yè)有一定的幫助。

2 坯釉膨脹系數(shù)的差異

全拋釉的熱膨脹系數(shù)比面釉、坯體的熱膨脹系數(shù)低，為了保證瓷磚燒成后的磚型穩(wěn)定，需有效控制面釉和全拋釉的熱膨脹系數(shù)[2]。在燒成高溫區(qū)，由于存在大量的液相，磚坯在自身重力的作用下，基本上保持平直的形狀；然而，在冷卻階段，磚坯和釉層會(huì)隨著溫度的降低而發(fā)生收縮，膨脹系數(shù)越大收縮越大。當(dāng)釉層膨脹系數(shù)大于坯體的膨脹系數(shù)時(shí)，冷卻后全拋釉磚呈現(xiàn)凹變形；當(dāng)釉層膨脹系數(shù)小于坯體的膨脹系數(shù)時(shí)，冷卻后拋釉磚呈現(xiàn)凸變形。如果坯體和釉層的膨脹系數(shù)相差越大，全拋釉磚出窯后的變形度就越大。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，筆者公司初始使用了A全拋釉，發(fā)現(xiàn)經(jīng)常出現(xiàn)產(chǎn)品凸變形，判斷變形原因可能是二者的膨脹系數(shù)相差較大，因此，更換用B全拋釉，發(fā)現(xiàn)磚形有明顯的好轉(zhuǎn)，產(chǎn)品變形得到了有效地控制。筆者采用NETZSCH熱膨脹儀對(duì)A全拋釉、B全拋釉和坯體進(jìn)行了膨脹系數(shù)測(cè)定（見圖1）。

從圖1可以看出，在同一溫度點(diǎn)，A全拋釉的膨脹系數(shù)和坯體的膨脹系數(shù)相差較大，B全拋釉的膨脹系數(shù)和坯體的膨脹系數(shù)相差較小。所以，這也證實(shí)了采用B全拋釉后變形得到有效控制的原因。

3 坯體配方的穩(wěn)定性

全拋釉瓷磚使用的原材料是直接從礦山開采回來沒有經(jīng)過加工的，所以原材料的組成在一定范圍內(nèi)存在波動(dòng)，穩(wěn)定性差。如果使用從礦山上運(yùn)回的原材料直接按照配方單投料，就會(huì)出現(xiàn)每次所用粉料的化學(xué)成份不一致問題。此外，在配料過程中，如果投料司機(jī)的責(zé)任心不強(qiáng)，沒有嚴(yán)格按照配方單進(jìn)行投料也會(huì)造成配方化學(xué)成份不穩(wěn)定。粉料的化學(xué)成份波動(dòng)，首先，會(huì)造成坯體燒成溫度出現(xiàn)波動(dòng)，使得窯爐內(nèi)的溫度和氣流不斷波動(dòng)，影響到磚坯的受熱，導(dǎo)致產(chǎn)品的磚形變化；其次，化學(xué)成份的變化也會(huì)造成膨脹系數(shù)的發(fā)生變化，膨脹系數(shù)的變化最終會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品磚形發(fā)生變化。

針對(duì)上述可能會(huì)影響配方化學(xué)成份的穩(wěn)定性的因素，筆者在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中通過以下方式加以處理：首先，增加主要原材料的儲(chǔ)量，對(duì)進(jìn)廠的所有原材料進(jìn)行多次均化，在不同取樣點(diǎn)試燒小樣的燒結(jié)密度達(dá)到基本一致才可以投入使用；其次，針對(duì)投料過程中可能會(huì)造成的偏差，一方面對(duì)投料司機(jī)進(jìn)行培訓(xùn)，使其提高投料準(zhǔn)確性的認(rèn)識(shí)；另一方面安排專職人員對(duì)鏟車司機(jī)投料過程進(jìn)行跟蹤和監(jiān)督，提高投料的準(zhǔn)確性；最后，漿料球磨后，放入1000t以上的漿池中再次進(jìn)行均化處理后才能使用。通過上述措施，瓷磚的變形有了明顯的降低。

瓷磚耐火度、硬度，及高溫粘度隨氧化鋁含量增加而提高，提高坯體中氧化鋁的含量，可以有效減少坯體在高溫下的變形度[3]。在實(shí)際生產(chǎn)中，大部分拋釉磚的吸水率都控制在0.1%以下。當(dāng)氧化鋁含量低于18%時(shí)，坯體高溫強(qiáng)度較低，在燒成過程中容易發(fā)生變形，在實(shí)際生產(chǎn)中，大多數(shù)廠家的拋釉磚的氧化鋁含量控制在18%～21%之間。這是因?yàn)榕黧w中氧化鋁自身熔點(diǎn)高，以及高溫下生成莫來石晶相能起到骨架作用，可以有效避免磚坯在高溫下強(qiáng)度不夠而發(fā)生變形。此外，為了降低配方的燒成溫度，在配方中會(huì)引入一些低溫料，一般情況以黏度高的鉀長石為主，適當(dāng)加入部分黏度較低的鈉長石和滑石，并控制氧化鈣的含量，以防止磚坯發(fā)生變形。

4 燒成曲線的控制

筆者采用高溫顯微鏡對(duì)全拋釉的燒成過程進(jìn)行了觀察，發(fā)現(xiàn)全拋釉在1200℃左右開始熔融，約1230℃ “成熟”（熔成半球），全拋釉瓷磚的燒成溫度一般控制在1220℃左右。在全拋釉瓷磚燒成時(shí)，上層的全拋釉需要依靠磚坯提供支撐，所以要增加磚坯在高溫的強(qiáng)度。否則，磚坯容易發(fā)生變形。筆者通過調(diào)整窯爐燒成曲線、窯爐壓力和輥棒間距以減少磚坯在高溫保溫階段的受力，達(dá)到改善瓷磚磚形的目的。

4.1燒成曲線的調(diào)整

針對(duì)全拋釉在燒成階段的物理特性，在保持底溫不變的情況下，對(duì)窯爐的面溫?zé)汕€做了相應(yīng)調(diào)整（見圖2）。

從圖2可以看出：兩條燒成曲線不同之處主要集中在1200℃以上溫度：調(diào)整前的燒成曲線是在1201℃（33區(qū)）經(jīng)升到1215℃后(35區(qū))，在1215℃（36區(qū)—41區(qū)）進(jìn)行保溫；調(diào)整后的燒成曲線在1201℃（33區(qū)—35區(qū)）進(jìn)行保溫后直接升到1216℃（37區(qū)），然后迅速降到1208℃，并在1208℃（39區(qū)—41區(qū)）進(jìn)行保溫。通過對(duì)燒成曲線的調(diào)整，拋釉磚的變形明顯減小，全拋釉效果未見降低。說明通過對(duì)保溫階段面溫曲線的調(diào)整，即保證全拋釉完全融平，又能減少全拋釉熔融時(shí)對(duì)磚形的影響。

4.2輥棒間距的調(diào)整

在燒成過程中，磚坯經(jīng)過高溫區(qū)時(shí)已經(jīng)受熱軟化，磚坯在自身重力作用下很容易發(fā)生變形。為了減少全拋釉磚變形程度，有不少生產(chǎn)全拋釉產(chǎn)品的廠家將高溫區(qū)和保溫區(qū)的輥棒換成小直徑輥棒（Φ 50或Φ 45）。同時(shí)，減小輥棒間的距離，通過上述技改后，全拋釉磚的變形明顯改善。這是因?yàn)樵谳伒栏G內(nèi)，磚坯依靠輥棒的轉(zhuǎn)動(dòng)在窯爐里前進(jìn)，磚坯與輥棒之間是線接觸，兩條輥棒的間距大（相當(dāng)于力矩大），增大了磚坯自身重力作用下發(fā)生高溫蠕變下墜變形，磚坯越容易向下彎曲，變形越明顯；減小輥棒間距相當(dāng)于減小磚坯在兩條輥棒間的力矩，可以有效減小磚坯向下彎曲的程度，從而減小變形。

4.3窯爐壓力的調(diào)整

為了提高磚坯的排水速度、氧化速度，以及控制瓷磚的質(zhì)量，通常情況下會(huì)拉大預(yù)熱帶底部的排煙風(fēng)閘，這樣就會(huì)使輥棒底部的煙氣流動(dòng)速度比輥棒上部快，造成底部壓力比上部小。另外，為了控制磚面質(zhì)量，在高溫段磚坯底溫的溫度往往比磚坯面部高，會(huì)造成高溫?zé)煔鈴牡撞孔叩缴厦妫栽黾恿说酌娴膲毫Σ睢８G爐底面的壓力差相對(duì)大氣壓來說很小，但是在高溫下磚坯自身的強(qiáng)度較小的情況下，也容易造成磚坯變形。在實(shí)際生產(chǎn)中，點(diǎn)火面槍數(shù)量一般是點(diǎn)火底槍數(shù)量的一半左右，通過控制點(diǎn)火面槍的數(shù)量來控制整體壓力和底面間的壓力差。

4.4關(guān)鍵溫度點(diǎn)的控制

一般情況下，瓷磚坯體配方中石英（SiO2）的含量在65%～70%之間，而在燒成和冷卻過程中石英會(huì)發(fā)生相變，石英發(fā)生相變時(shí)都伴隨著體積的變化。石英的相變除了β石英轉(zhuǎn)變成α石英外，造成石英體積急劇變化還有在870℃附近時(shí)α石英轉(zhuǎn)和α磷石英的相變（升溫時(shí)α石英→α磷石英，體積變大；降溫時(shí)α磷石英→α石英，體積變小），這個(gè)相變過程雖然不是很快，但是發(fā)生相變時(shí)石英體積變化達(dá)12.7%，石英的體積變化在冷卻時(shí)對(duì)磚形的影響也比較大[3]。在升溫時(shí)，如果面溫度先達(dá)到870℃，坯體上面石英先發(fā)生相變膨脹，磚形朝凸的方向變化；如果底溫度先達(dá)到870℃，坯體下面石英先發(fā)生相變膨脹，磚形朝凹的方向變化。在冷卻階段，如果面溫先達(dá)到870℃，坯體上部石英發(fā)生相變收縮，坯體中的液相會(huì)填充到石英收縮后留下的空隙中；當(dāng)?shù)撞繙囟入S后到870℃時(shí)，隨著溫度的降低，液相固化而使面部可塑性明顯下降，以及顆粒基本喪失遷移能力而保持相對(duì)硬化。因而沒有足夠量的液相來填充石英收縮留下的空隙，坯體只有靠自身收縮填補(bǔ)體積變化所留下的空隙，磚形會(huì)朝凸的方向變化；當(dāng)?shù)撞繙囟认鹊?70℃時(shí)，變化剛好相反。在實(shí)際操作過程中為了控制磚形，應(yīng)盡量減小在870℃時(shí)的底面溫差。在冷卻階段，我們通過控制急冷風(fēng)管的開度來控制底面溫度，盡量使得底面風(fēng)管開度比較接近[4]。

5 結(jié)語

產(chǎn)品變形是全拋釉磚生產(chǎn)中常出現(xiàn)的問題，我們?cè)诜治霎a(chǎn)品變形原因的基礎(chǔ)上，通過調(diào)整坯釉膨脹系數(shù)、坯體配方穩(wěn)定性、燒成曲線、輥棒間距、窯爐壓力和關(guān)鍵溫度點(diǎn)的控制等方面的工藝，能有效減少全拋釉磚產(chǎn)品變形，并提高了全拋釉磚產(chǎn)品質(zhì)量和成品率。

參考文獻(xiàn)

[1] 梁鐸,羅宏.全拋釉的生產(chǎn)工藝及性能研究[J].佛山陶瓷,2013,

23(10):31-35.

[2] 陳國飛,劉春福.瓷磚常見缺陷產(chǎn)生原因及解決方法[J].佛山陶

瓷,2002,6:16-17.

[3] 劉康時(shí).陶瓷工藝原理[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社,1991, 4-4.

[4] 程昭華.磚坯在輥道窯中的燒成變化探討[J].佛山陶瓷,2002,4:

14-22.

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摘 要：本文結(jié)合全拋釉瓷磚的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，從配方和燒成工藝對(duì)全拋釉瓷磚燒成變形的原因進(jìn)行了分析和探討，并提出相應(yīng)的解決對(duì)策，以期對(duì)陶瓷企業(yè)有一定的幫助。

關(guān)鍵詞：拋釉磚；變形；膨脹系數(shù)；配方；燒成

1 前言

2009年建材市場(chǎng)上開始出現(xiàn)了全拋釉瓷磚，全拋釉瓷磚作為一種新的產(chǎn)品，既有仿古磚的豐富色彩和絢麗圖案，又有拋光磚的光亮。集中了仿古磚、拋光磚和石材的優(yōu)點(diǎn)，價(jià)格又比微晶石要便宜很多。因此，自全拋釉瓷磚產(chǎn)品問世以來，深得市場(chǎng)和消費(fèi)者青睞，成為不少陶瓷企業(yè)的主打產(chǎn)品。然而，產(chǎn)品變形是全拋釉瓷磚生產(chǎn)中的一大技術(shù)工藝瓶頸，也是影響釉瓷磚產(chǎn)品質(zhì)量的因素之一。

全拋釉瓷磚與普通的仿古瓷磚不同之處在于磚坯表面不僅有面釉和花釉，而且在花釉上面還增加了一層拋釉，該層拋釉在燒成過程中需重新熔融。因此，全拋釉瓷磚相對(duì)仿古瓷磚來說磚形控制難度更高。在實(shí)際生產(chǎn)中，一般根據(jù)全拋釉瓷磚產(chǎn)生變形的階段可分為燒成變形和后期變形（滯后變形），燒成變形占主導(dǎo)地位。燒成變形主要由于坯釉的膨脹系數(shù)不匹配、坯釉的溫度不匹配和燒成制度不合理等引起的；后期變形主要由于燒結(jié)程度低，在釋放內(nèi)應(yīng)力的過程中導(dǎo)致成品磚變形[1]。本文結(jié)合全拋釉瓷磚的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，從配方和燒成工藝對(duì)全拋釉瓷磚燒成變形的原因進(jìn)行了分析和探討，并提出相應(yīng)的解決對(duì)策，以期對(duì)陶瓷企業(yè)有一定的幫助。

2 坯釉膨脹系數(shù)的差異

全拋釉的熱膨脹系數(shù)比面釉、坯體的熱膨脹系數(shù)低，為了保證瓷磚燒成后的磚型穩(wěn)定，需有效控制面釉和全拋釉的熱膨脹系數(shù)[2]。在燒成高溫區(qū)，由于存在大量的液相，磚坯在自身重力的作用下，基本上保持平直的形狀；然而，在冷卻階段，磚坯和釉層會(huì)隨著溫度的降低而發(fā)生收縮，膨脹系數(shù)越大收縮越大。當(dāng)釉層膨脹系數(shù)大于坯體的膨脹系數(shù)時(shí)，冷卻后全拋釉磚呈現(xiàn)凹變形；當(dāng)釉層膨脹系數(shù)小于坯體的膨脹系數(shù)時(shí)，冷卻后拋釉磚呈現(xiàn)凸變形。如果坯體和釉層的膨脹系數(shù)相差越大，全拋釉磚出窯后的變形度就越大。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，筆者公司初始使用了A全拋釉，發(fā)現(xiàn)經(jīng)常出現(xiàn)產(chǎn)品凸變形，判斷變形原因可能是二者的膨脹系數(shù)相差較大，因此，更換用B全拋釉，發(fā)現(xiàn)磚形有明顯的好轉(zhuǎn)，產(chǎn)品變形得到了有效地控制。筆者采用NETZSCH熱膨脹儀對(duì)A全拋釉、B全拋釉和坯體進(jìn)行了膨脹系數(shù)測(cè)定（見圖1）。

從圖1可以看出，在同一溫度點(diǎn)，A全拋釉的膨脹系數(shù)和坯體的膨脹系數(shù)相差較大，B全拋釉的膨脹系數(shù)和坯體的膨脹系數(shù)相差較小。所以，這也證實(shí)了采用B全拋釉后變形得到有效控制的原因。

3 坯體配方的穩(wěn)定性

全拋釉瓷磚使用的原材料是直接從礦山開采回來沒有經(jīng)過加工的，所以原材料的組成在一定范圍內(nèi)存在波動(dòng)，穩(wěn)定性差。如果使用從礦山上運(yùn)回的原材料直接按照配方單投料，就會(huì)出現(xiàn)每次所用粉料的化學(xué)成份不一致問題。此外，在配料過程中，如果投料司機(jī)的責(zé)任心不強(qiáng)，沒有嚴(yán)格按照配方單進(jìn)行投料也會(huì)造成配方化學(xué)成份不穩(wěn)定。粉料的化學(xué)成份波動(dòng)，首先，會(huì)造成坯體燒成溫度出現(xiàn)波動(dòng)，使得窯爐內(nèi)的溫度和氣流不斷波動(dòng)，影響到磚坯的受熱，導(dǎo)致產(chǎn)品的磚形變化；其次，化學(xué)成份的變化也會(huì)造成膨脹系數(shù)的發(fā)生變化，膨脹系數(shù)的變化最終會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品磚形發(fā)生變化。

針對(duì)上述可能會(huì)影響配方化學(xué)成份的穩(wěn)定性的因素，筆者在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中通過以下方式加以處理：首先，增加主要原材料的儲(chǔ)量，對(duì)進(jìn)廠的所有原材料進(jìn)行多次均化，在不同取樣點(diǎn)試燒小樣的燒結(jié)密度達(dá)到基本一致才可以投入使用；其次，針對(duì)投料過程中可能會(huì)造成的偏差，一方面對(duì)投料司機(jī)進(jìn)行培訓(xùn)，使其提高投料準(zhǔn)確性的認(rèn)識(shí)；另一方面安排專職人員對(duì)鏟車司機(jī)投料過程進(jìn)行跟蹤和監(jiān)督，提高投料的準(zhǔn)確性；最后，漿料球磨后，放入1000t以上的漿池中再次進(jìn)行均化處理后才能使用。通過上述措施，瓷磚的變形有了明顯的降低。

瓷磚耐火度、硬度，及高溫粘度隨氧化鋁含量增加而提高，提高坯體中氧化鋁的含量，可以有效減少坯體在高溫下的變形度[3]。在實(shí)際生產(chǎn)中，大部分拋釉磚的吸水率都控制在0.1%以下。當(dāng)氧化鋁含量低于18%時(shí)，坯體高溫強(qiáng)度較低，在燒成過程中容易發(fā)生變形，在實(shí)際生產(chǎn)中，大多數(shù)廠家的拋釉磚的氧化鋁含量控制在18%～21%之間。這是因?yàn)榕黧w中氧化鋁自身熔點(diǎn)高，以及高溫下生成莫來石晶相能起到骨架作用，可以有效避免磚坯在高溫下強(qiáng)度不夠而發(fā)生變形。此外，為了降低配方的燒成溫度，在配方中會(huì)引入一些低溫料，一般情況以黏度高的鉀長石為主，適當(dāng)加入部分黏度較低的鈉長石和滑石，并控制氧化鈣的含量，以防止磚坯發(fā)生變形。

4 燒成曲線的控制

筆者采用高溫顯微鏡對(duì)全拋釉的燒成過程進(jìn)行了觀察，發(fā)現(xiàn)全拋釉在1200℃左右開始熔融，約1230℃ “成熟”（熔成半球），全拋釉瓷磚的燒成溫度一般控制在1220℃左右。在全拋釉瓷磚燒成時(shí)，上層的全拋釉需要依靠磚坯提供支撐，所以要增加磚坯在高溫的強(qiáng)度。否則，磚坯容易發(fā)生變形。筆者通過調(diào)整窯爐燒成曲線、窯爐壓力和輥棒間距以減少磚坯在高溫保溫階段的受力，達(dá)到改善瓷磚磚形的目的。

4.1燒成曲線的調(diào)整

針對(duì)全拋釉在燒成階段的物理特性，在保持底溫不變的情況下，對(duì)窯爐的面溫?zé)汕€做了相應(yīng)調(diào)整（見圖2）。

從圖2可以看出：兩條燒成曲線不同之處主要集中在1200℃以上溫度：調(diào)整前的燒成曲線是在1201℃（33區(qū)）經(jīng)升到1215℃后(35區(qū))，在1215℃（36區(qū)—41區(qū)）進(jìn)行保溫；調(diào)整后的燒成曲線在1201℃（33區(qū)—35區(qū)）進(jìn)行保溫后直接升到1216℃（37區(qū)），然后迅速降到1208℃，并在1208℃（39區(qū)—41區(qū)）進(jìn)行保溫。通過對(duì)燒成曲線的調(diào)整，拋釉磚的變形明顯減小，全拋釉效果未見降低。說明通過對(duì)保溫階段面溫曲線的調(diào)整，即保證全拋釉完全融平，又能減少全拋釉熔融時(shí)對(duì)磚形的影響。

4.2輥棒間距的調(diào)整

在燒成過程中，磚坯經(jīng)過高溫區(qū)時(shí)已經(jīng)受熱軟化，磚坯在自身重力作用下很容易發(fā)生變形。為了減少全拋釉磚變形程度，有不少生產(chǎn)全拋釉產(chǎn)品的廠家將高溫區(qū)和保溫區(qū)的輥棒換成小直徑輥棒（Φ 50或Φ 45）。同時(shí)，減小輥棒間的距離，通過上述技改后，全拋釉磚的變形明顯改善。這是因?yàn)樵谳伒栏G內(nèi)，磚坯依靠輥棒的轉(zhuǎn)動(dòng)在窯爐里前進(jìn)，磚坯與輥棒之間是線接觸，兩條輥棒的間距大（相當(dāng)于力矩大），增大了磚坯自身重力作用下發(fā)生高溫蠕變下墜變形，磚坯越容易向下彎曲，變形越明顯；減小輥棒間距相當(dāng)于減小磚坯在兩條輥棒間的力矩，可以有效減小磚坯向下彎曲的程度，從而減小變形。

4.3窯爐壓力的調(diào)整

為了提高磚坯的排水速度、氧化速度，以及控制瓷磚的質(zhì)量，通常情況下會(huì)拉大預(yù)熱帶底部的排煙風(fēng)閘，這樣就會(huì)使輥棒底部的煙氣流動(dòng)速度比輥棒上部快，造成底部壓力比上部小。另外，為了控制磚面質(zhì)量，在高溫段磚坯底溫的溫度往往比磚坯面部高，會(huì)造成高溫?zé)煔鈴牡撞孔叩缴厦妫栽黾恿说酌娴膲毫Σ睢８G爐底面的壓力差相對(duì)大氣壓來說很小，但是在高溫下磚坯自身的強(qiáng)度較小的情況下，也容易造成磚坯變形。在實(shí)際生產(chǎn)中，點(diǎn)火面槍數(shù)量一般是點(diǎn)火底槍數(shù)量的一半左右，通過控制點(diǎn)火面槍的數(shù)量來控制整體壓力和底面間的壓力差。

4.4關(guān)鍵溫度點(diǎn)的控制

一般情況下，瓷磚坯體配方中石英（SiO2）的含量在65%～70%之間，而在燒成和冷卻過程中石英會(huì)發(fā)生相變，石英發(fā)生相變時(shí)都伴隨著體積的變化。石英的相變除了β石英轉(zhuǎn)變成α石英外，造成石英體積急劇變化還有在870℃附近時(shí)α石英轉(zhuǎn)和α磷石英的相變（升溫時(shí)α石英→α磷石英，體積變大；降溫時(shí)α磷石英→α石英，體積變小），這個(gè)相變過程雖然不是很快，但是發(fā)生相變時(shí)石英體積變化達(dá)12.7%，石英的體積變化在冷卻時(shí)對(duì)磚形的影響也比較大[3]。在升溫時(shí)，如果面溫度先達(dá)到870℃，坯體上面石英先發(fā)生相變膨脹，磚形朝凸的方向變化；如果底溫度先達(dá)到870℃，坯體下面石英先發(fā)生相變膨脹，磚形朝凹的方向變化。在冷卻階段，如果面溫先達(dá)到870℃，坯體上部石英發(fā)生相變收縮，坯體中的液相會(huì)填充到石英收縮后留下的空隙中；當(dāng)?shù)撞繙囟入S后到870℃時(shí)，隨著溫度的降低，液相固化而使面部可塑性明顯下降，以及顆粒基本喪失遷移能力而保持相對(duì)硬化。因而沒有足夠量的液相來填充石英收縮留下的空隙，坯體只有靠自身收縮填補(bǔ)體積變化所留下的空隙，磚形會(huì)朝凸的方向變化；當(dāng)?shù)撞繙囟认鹊?70℃時(shí)，變化剛好相反。在實(shí)際操作過程中為了控制磚形，應(yīng)盡量減小在870℃時(shí)的底面溫差。在冷卻階段，我們通過控制急冷風(fēng)管的開度來控制底面溫度，盡量使得底面風(fēng)管開度比較接近[4]。

5 結(jié)語

產(chǎn)品變形是全拋釉磚生產(chǎn)中常出現(xiàn)的問題，我們?cè)诜治霎a(chǎn)品變形原因的基礎(chǔ)上，通過調(diào)整坯釉膨脹系數(shù)、坯體配方穩(wěn)定性、燒成曲線、輥棒間距、窯爐壓力和關(guān)鍵溫度點(diǎn)的控制等方面的工藝，能有效減少全拋釉磚產(chǎn)品變形，并提高了全拋釉磚產(chǎn)品質(zhì)量和成品率。

參考文獻(xiàn)

[1] 梁鐸,羅宏.全拋釉的生產(chǎn)工藝及性能研究[J].佛山陶瓷,2013,

23(10):31-35.

[2] 陳國飛,劉春福.瓷磚常見缺陷產(chǎn)生原因及解決方法[J].佛山陶

瓷,2002,6:16-17.

[3] 劉康時(shí).陶瓷工藝原理[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社,1991, 4-4.

[4] 程昭華.磚坯在輥道窯中的燒成變化探討[J].佛山陶瓷,2002,4:

14-22.

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