碳化硅雜質(zhì)對(duì)衛(wèi)生陶瓷釉面質(zhì)量的影響

翟新崗 李秀軍 王本江 王維華

(德州市樂(lè)華陶瓷潔具有限公司 山東 德州 253000)

前言

筆者在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)一種釉面缺陷，該缺陷外觀(guān)類(lèi)似毛孔或棕眼，但放大后發(fā)現(xiàn)是一小簇小毛孔聚合在一起。該缺陷曾困擾我們很久，對(duì)企業(yè)造成不小的經(jīng)濟(jì)損失，后經(jīng)過(guò)大家不懈努力，終于發(fā)現(xiàn)是因碳化硅雜質(zhì)混入泥漿產(chǎn)生的缺陷。

在衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)企業(yè)中，碳化硅是一種常見(jiàn)的材質(zhì)，它主要用作窯爐耐火材料，如碳化硅窯板、碳化硅橫梁等，也存在于砂紙等輔助材料中。筆者所經(jīng)歷的這次事故，就是因碳化硅砂紙使用不當(dāng)所致。

筆者現(xiàn)就該缺陷產(chǎn)生及排查過(guò)程敘述如下，供業(yè)內(nèi)同行參考借鑒，也可為解決此類(lèi)缺陷提供一種思路。

1 缺陷產(chǎn)生的初步原因分析

1.1 “毛孔”缺陷的外觀(guān)

該缺陷外觀(guān)很像毛孔缺陷，為下面敘述方便，就稱(chēng)之為“毛孔”。該毛孔缺陷尺寸在1.5 mm以?xún)?nèi)，用放大鏡看是多個(gè)開(kāi)口氣泡聚合在一起，有時(shí)毛孔中間發(fā)黑，有時(shí)不發(fā)黑。從缺陷出現(xiàn)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上看，既有連體坐便器的大件產(chǎn)品，也有小便器、臺(tái)下盆、柜盆等小件產(chǎn)品。從產(chǎn)品型號(hào)看也無(wú)規(guī)律可循，連體的大件和小件各個(gè)型號(hào)的產(chǎn)品都存在此缺陷。從窯爐方面看，在同一部窯車(chē)上，該毛孔缺陷的分布也毫無(wú)規(guī)律可循；不同窯車(chē)之間也無(wú)規(guī)律。該毛孔缺陷每天對(duì)產(chǎn)品優(yōu)等品率的影響在2%～5%不等，給我公司帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)損失。產(chǎn)品放大后的缺陷外觀(guān)如圖1所示。

圖1 產(chǎn)品放大后的缺陷外觀(guān)圖

1.2 “毛孔”缺陷的初步分析

該“毛孔”缺陷產(chǎn)生后，經(jīng)過(guò)反復(fù)觀(guān)察分析，認(rèn)為可能引起該缺陷的因素有：

1)窯爐落臟。窯頂落臟，棚板或者橫梁的落臟，在高溫下與釉料發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生此缺陷。

2)窯爐燒成制度不合理。如坯體氧化不完全，升溫過(guò)快等導(dǎo)致“毛孔”缺陷產(chǎn)生。

3)坯體中某種原料雜質(zhì)偏高，在高溫下分解產(chǎn)生氣體，導(dǎo)致“毛孔”缺陷產(chǎn)生。

4)漿池、漿罐、漿管未進(jìn)行徹底清理，雜質(zhì)含量超標(biāo)導(dǎo)致缺陷產(chǎn)生。

5)泥漿過(guò)篩除鐵次數(shù)不足。泥漿中粗大顆粒偏多，鐵含量超標(biāo)等，也會(huì)造成釉面“毛孔”缺陷。

6)釉料配方不合理，釉料偏粗，釉始熔溫度偏低，燒成范圍太窄等，易出現(xiàn)此缺陷。

7)坯體過(guò)濕、入窯水分偏高所致。

2 試驗(yàn)與分析

2.1 排查試驗(yàn)

為了判斷“毛孔”缺陷產(chǎn)生的準(zhǔn)確原因，筆者從上述分析的幾個(gè)原因入手分別進(jìn)行了如下排查試驗(yàn)：

2.1.1 窯爐方面

1)徹底清掃窯頭進(jìn)車(chē)處窯墻、窯頂?shù)母m，3 d后該缺陷未見(jiàn)減少；

2)將所有窯板、橫梁打磨、清掃干凈，窯板全部重刷一遍氧化鋁，該缺陷未見(jiàn)減少；

3)強(qiáng)化所有窯車(chē)的清潔、吹塵，該缺陷略有減少，但仍批量出現(xiàn)；

4)調(diào)整窯爐燒成曲線(xiàn)，加大排煙，加大空燃比增強(qiáng)氧化，延長(zhǎng)氧化帶窯車(chē)運(yùn)行時(shí)間，放緩氧化帶升溫速度，窯車(chē)車(chē)速?gòu)?50車(chē)/d降低到140車(chē)/d，該缺陷未見(jiàn)減少；

5)考慮可能是碳化硅窯板落臟導(dǎo)致毛孔，所以把前后相連的30部窯車(chē)的碳化硅窯板全部換成堇青石窯板，并確保這些窯車(chē)所用碳化硅橫梁清潔無(wú)結(jié)渣，連續(xù)跟蹤一周時(shí)間，該缺陷未見(jiàn)減少；

6)噴釉前確保素坯水分含量小于1%，然后將噴釉后的坯體，再次放入干燥房進(jìn)行烘干。窯爐裝車(chē)時(shí)把這些釉坯全部裝在換成堇青石窯板的窯車(chē)上，燒后該缺陷未見(jiàn)減少；

7)近似密封、扣燒的臺(tái)下盆類(lèi)產(chǎn)品，產(chǎn)品全部裝在堇青石窯車(chē)上，燒后釉面也出現(xiàn)批量“毛孔”缺陷。

2.1.2 釉料方面

1)把釉料細(xì)度325目篩余從0.15%加細(xì)到0.05%，該缺陷未見(jiàn)減少；

2)使用高溫電爐試燒，釉料的始熔溫度在1 100 ℃以上；調(diào)整釉料配方，把釉料始熔溫度調(diào)整到1 140 ℃，燒后產(chǎn)品釉面仍存在該缺陷；

3)把球磨機(jī)內(nèi)的球石全部從球磨機(jī)內(nèi)倒出，徹底清洗干凈；球磨的釉漿單獨(dú)過(guò)篩除鐵，單獨(dú)使用塑料桶送釉到噴釉班，燒后該缺陷未見(jiàn)減少；

4)把我廠(chǎng)釉料送到其他廠(chǎng)試燒，未產(chǎn)生此類(lèi)缺陷；把其他廠(chǎng)釉料拉到我廠(chǎng)試燒，仍出現(xiàn)該缺陷。說(shuō)明釉料不會(huì)導(dǎo)致此類(lèi)缺陷，坯體出現(xiàn)問(wèn)題的可能性較大。

2.1.3 漿料方面

1)把篩網(wǎng)從80目換成100目，過(guò)篩次數(shù)從3次提高到5次，該缺陷未見(jiàn)明顯減少；

2)清洗所有的漿池、樓頂漿罐、車(chē)間內(nèi)漿缸和上漿漿管，半月后該缺陷未見(jiàn)減少；

3)將所有泥漿用原料做單一原料檢測(cè)，未出現(xiàn)此類(lèi)缺陷；

4)只使用出球新漿進(jìn)行注漿，試燒后仍有此類(lèi)缺陷出現(xiàn)。

2.2 原因分析

從上述2.1排查試驗(yàn)可以判斷：窯爐和釉料不是導(dǎo)致毛孔缺陷的原因，漿料是導(dǎo)致毛孔缺陷的主要原因。單一原料排查正常，但全部使用新漿注漿卻仍出現(xiàn)“毛孔”缺陷，懷疑是泥漿加工工藝過(guò)程出了問(wèn)題，如水質(zhì)、電解質(zhì)等。

經(jīng)排查原始記錄，發(fā)現(xiàn)有一重大工藝因素改變：為節(jié)約水資源，球磨泥漿所用的自來(lái)水部分換成了改洗回用水。經(jīng)核對(duì)日期后推算，自從更換水源后此“毛孔”缺陷就出現(xiàn)并一直居高不下。初步判斷是改洗回用水水質(zhì)有問(wèn)題，所以安排了如下試驗(yàn)：

1)重新?lián)Q成自來(lái)水球磨泥漿，經(jīng)粗略陳腐后再次使用新漿進(jìn)行注漿，半個(gè)月后試燒，結(jié)果終于有了可喜的變化，“毛孔”缺陷沒(méi)有出現(xiàn)。

2)將大量改洗回用水過(guò)500目篩，把篩余按5%比例摻入到生產(chǎn)用泥漿中混合均勻，注漿試燒，結(jié)果產(chǎn)品全部出現(xiàn)嚴(yán)重的“毛孔”缺陷。

以上驗(yàn)證試驗(yàn)說(shuō)明：改洗回用水中混入了某種雜質(zhì)，該雜質(zhì)導(dǎo)致了“毛孔”缺陷的出現(xiàn)。

2.3 雜質(zhì)來(lái)源排查

回用水來(lái)源于成形工序，所以對(duì)成形工序所有的輔助材料進(jìn)行了逐一排查，如海綿、百潔布、綠砂、刀具、各種網(wǎng)狀砂紙等，結(jié)果發(fā)現(xiàn)砂紙的可能性最大。

在所用的砂紙中，除白色氧化鋁砂紙燒后釉面正常外，其余砂紙燒后均會(huì)出現(xiàn)類(lèi)似的毛孔缺陷，其中尤以黑色碳化硅砂紙最為嚴(yán)重。

將少量的碳化硅砂紙顆粒撒入泥漿表面后，燒后釉面出現(xiàn)嚴(yán)重的“毛孔”缺陷，如圖2所示。

圖2 泥漿表面撒入少量碳化硅砂粒后產(chǎn)品外觀(guān)圖

該缺陷與大生產(chǎn)所產(chǎn)生的缺陷完全一致。這充分證實(shí)：碳化硅砂紙是導(dǎo)致“毛孔”缺陷的主要原因。

2.4 “毛孔”缺陷產(chǎn)生原因分析

經(jīng)查物料領(lǐng)用記錄發(fā)現(xiàn)，碳化硅砂紙是在更換球磨用水工藝之后才用的。在做更換球磨用水試驗(yàn)時(shí)，該砂紙并未應(yīng)用到成形工序，改洗回用水相對(duì)水質(zhì)比較干凈，所以更換球磨用水試驗(yàn)結(jié)果較好，工藝評(píng)價(jià)認(rèn)為可以使用改洗回用水球磨泥漿，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)影響。

碳化硅砂紙?jiān)诓少?gòu)前試用時(shí)，成形員工反映使用性能很好，所以相關(guān)部門(mén)就進(jìn)行了批量采購(gòu)。但該砂紙未經(jīng)工藝試驗(yàn)檢測(cè)，未考察其對(duì)釉面質(zhì)量的影響。成形工人在大批量使用碳化硅砂紙后，砂紙上脫落的碳化硅顆粒或者進(jìn)入到坯體中、或者散落到改洗水中，更為嚴(yán)重的是有些工人直接把報(bào)廢的砂紙丟棄到回坯泥中，最終導(dǎo)致泥漿中碳化硅雜質(zhì)偏高，引發(fā)批量“毛孔”缺陷的發(fā)生。

這次“毛孔”缺陷給我們以警示，對(duì)于輔助材料的進(jìn)料檢測(cè)不可輕視。除了測(cè)試使用性能，工藝安全性更應(yīng)該檢測(cè)。對(duì)于輔助材料必須評(píng)估，其一旦混入到泥漿中對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響。

3 預(yù)防碳化硅污染釉面的措施

鑒于碳化硅對(duì)衛(wèi)生陶瓷釉面質(zhì)量有重大影響，在日常工作中應(yīng)重點(diǎn)做好以下幾個(gè)方面工作：

1)對(duì)各工序所用砂紙進(jìn)行工藝排查，有重大質(zhì)量隱患的砂紙停止使用；

2)成形工序禁止使用碳化硅材質(zhì)的砂紙，并加強(qiáng)日常檢查；

3)新進(jìn)批次的輔助材料，在大生產(chǎn)使用前應(yīng)進(jìn)行工藝性能檢測(cè)，確保對(duì)產(chǎn)品無(wú)影響；

4)加強(qiáng)回坯泥管理，嚴(yán)禁混入砂紙雜質(zhì)；化漿工應(yīng)及時(shí)揀選出泥漿中混入的砂紙；

5)碳化硅窯板應(yīng)每日進(jìn)行清理，發(fā)現(xiàn)破損及時(shí)更換；

6)使用碳化硅窯板的窯車(chē)，要加強(qiáng)檢查及窯車(chē)吹塵，及時(shí)補(bǔ)刷氧化鋁；

7)對(duì)于氮化硅窯板也要重點(diǎn)關(guān)注，該窯板一旦破損，也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的“毛孔”缺陷；

8)碳化硅窯板之間盡量留有空隙，減少摩擦，以防脫落的碳化硅顆粒污染釉面；

9)碳化硅橫梁出現(xiàn)結(jié)渣后，應(yīng)及時(shí)清理，否則該落渣也會(huì)產(chǎn)生“毛孔”缺陷。

4 結(jié)語(yǔ)

砂紙是衛(wèi)生陶瓷企業(yè)常用的輔助材料，在成形的修坯、改坯工序中經(jīng)常會(huì)用到。此次質(zhì)量事故告訴我們，任何一個(gè)小的疏忽都可能造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。碳化硅材質(zhì)的砂紙?jiān)谏a(chǎn)過(guò)程應(yīng)禁止使用，碳化硅窯板應(yīng)加強(qiáng)檢查和清掃，有破損要及時(shí)更換，只要做好檢查預(yù)防工作，就可以減少甚至杜絕碳化硅導(dǎo)致的“毛孔”缺陷。