釉面磚干燥裂紋的解決實例及總結

陳海林

摘 要：釉面磚的裂紋產生因素較多，對于特征不明顯的裂紋，要根據發生規律進行科學排查，確認為干燥裂紋后，針對性采取措施，如減少坯料的塑性原料比例，降低粉料含水率，優化烘干窯的干燥曲線。用系統的眼光看待問題，從多方面調整優化工藝，在不降低產量的前提下，將缺陷的發生率降至最低。

關鍵詞：釉面磚；干燥裂紋；粉料含水率；烘干窯；坯料配方

1 前言

在釉面磚的生產過程中，無論是一次燒成還是二次燒成，坯釉裂紋是最常見的質量缺陷之一。裂紋的種類多，產生原因復雜，解決方法也各異，生產技術人員對此并不陌生。筆者在生產實踐中時常發現，看似簡單的裂紋，有時并沒有明顯的辨別特征，一線生產技術人員分析時容易產生誤判；甚至在查明裂紋的產生原因后，卻因為生產條件的限制，導致問題遲遲不能完全解決，造成生產成品率的下降。

根據裂紋的形成原因，釉面磚的常見裂紋大致可分為以下三種：一是機械碰撞裂紋，包括干壓成型過程的脫模撞裂、翻坯機碰裂、橫線、平臺及輥棒送磚過程造成的裂紋，等等。二是燒成冷卻過程出現的裂紋。此類裂紋較長，或有弧形裂、鋸齒裂等外觀特征。三是干燥過程的裂紋，即干燥工藝參數控制不合理，干燥收縮導致的裂紋，包括邊裂、中心裂、面裂等。特別是磚邊緣部分的細裂紋，有時裂紋深度只比釉層深一點點，燒成前不易發現，常被忽視。這種裂紋與干燥曲線、坯料配方、粉料工藝參數都有關系。

機械碰撞裂紋和冷卻造成裂紋一般有明顯的辨別特征，較易判斷，而干燥導致的裂紋有時易與其它裂紋混淆，解決難度較大。筆者以兩個工廠的實踐解決情況為例，對干燥裂紋的解決方案進行探討。

2 解決實例

2.1二次燒成內墻磚干燥裂紋的解決實例

A廠生產二次燒成內墻磚，素燒和釉燒窯爐實際內寬2.7m，窯長170m。壓機為恒力泰2080型，4臺。釉線4條。混燒產品規格從250 mm×400mm到300 mm×600mm不等。釉燒出窯磚經常出現邊部細裂紋，長度1 mm至5 mm左右，沿釉面裂開，裂紋深度很淺，約為0.5 mm至2 mm，查看生坯、素燒坯體均無發現明顯裂紋。生產技術人員通過升高素燒烘干窯的溫度、增加成型壓力、提高粉料水分、增加坯料配方的粘土比例等措施，均無明顯好轉。筆者排查發現，只有較大規格的厚磚才出現邊部細裂紋，小規格薄磚則從未出現裂紋，且窯速加快時，厚磚裂紋更多。在排除洗邊刮傷、碰撞等因素后，基本確定為干燥裂紋，采取措施如下：

（1）減少坯料配方的塑性原料比例。經查，此前為提高坯體含鋁量，坯料中采用了較高比例的水洗高嶺土。該水洗高嶺土的SiO2含量為52%-55%，Al2O3含量為28%-30%。調整前的坯料比例為：粘土28%，水洗高嶺土14%，瓷砂12%，瓷土20%，葉蠟石14%，透輝石5%，重鈣米5%，黑滑石2%。調整后的坯料比例為：粘土28%，水洗高嶺土8%，瓷砂24%，瓷土10%，葉蠟石18%，透輝石5%，重鈣米5%，黑滑石2%。通過減少水洗高嶺土和瓷土，增加葉蠟石和瓷砂，提高瘠性原料的比例。

（2）降低粉料含水率，適當調整成型壓力。將壓制粉料的含水率從8.0%-8.5%降至6.5%-7.5%，設定高壓壓制力17000kN。在保證生坯強度的同時，降低生坯入窯含水率，從而提高生坯的干燥效率。

（3）調節素燒烘干窯的干燥工藝參數。將烘干溫度從150-180℃提高至180-220℃，保持爐內微正壓狀態。檢查燃燒管的工作狀態，避免局部溫度過高或過低。適當增加烘干窯的進熱風量，調節各道進風閘板的開度，使窯內熱風保持均衡，適當降低排濕風機的工作頻率。

經過調整，邊部細裂紋的缺陷得以解決。

2.2一次半燒成水晶釉面地磚干燥裂紋的解決實例

B廠生產水晶釉面紅坯地磚，吸水率6%-8%，采用一次半燒成工藝（素燒比釉燒溫度低40℃左右）。混燒產品規格包括400 mm×400mm，300 mm×600mm，600 mm×600mm等。雙層素燒窯爐長150m（含烘干段32m），內寬2.9m，釉燒窯爐長230m，內寬2.9m。去年以來，日生產量達到27000㎡后，600 mm×600mm產品時常出現邊部細裂紋，裂紋沿釉面深至坯體0.5mm至2 mm左右，但坯體沒有完全開裂。嚴重時，300 mm×600mm產品也會出現邊部細裂紋，400 mm×400mm產品則幾乎沒有出現過邊部細裂紋。經多次排查，缺陷發生有如下規律：

（1）在素燒窯爐的烘干段出口用柴油刷在坯體邊部檢查，無明顯裂紋。當成品邊部裂紋較長時，對素燒出窯的坯體刷水檢查邊部，能看到長約5 mm至15 mm的暗裂紋。但成品邊部細裂紋長度在5 mm以內時，對素坯邊部進行檢查，則難以發現裂紋。

（2）裂紋主要發生在素燒窯爐的被動邊磚坯，且出現在進窯方向的左右邊部，靠窯墻的邊部裂紋比例較高，較少發生在磚坯的進窯前后頭。磚坯出現邊部細裂紋時，多則五、六道，少則一道，主要分布在磚邊部的中段位置。

（3）將缺陷產品收集起來分析發現，裂紋現象不嚴重時，主要是4號模具的磚坯同一邊出現裂紋。而當裂紋缺陷較多時，所有模具號的磚坯都有裂紋，但仍以4號模具的磚坯發生裂紋為最多。

（4）產品的規格越大，厚度越厚，越經常出現邊部細裂，且平面磚比凹凸異形磚更易出現邊部細裂。

（5）降低窯爐燒成速度，日產量不超25000㎡時，裂紋缺陷明顯減少，但沒有完全消除。

（6）陰雨及低溫天氣時，裂紋明顯增多。晝夜溫差較大的季節，下半夜出現裂紋缺陷的比例明顯高于白天。

經了解，該生產線的壓力機為力泰1800L型號，生產600mm×600mm產品時壓制2片/次，高壓壓制力17000kN明顯偏小，導致生坯強度不足。為解決由此引起的開裂問題，坯料配方長期保持較高的粘土比例，最高達40%-43%，且粉料的水分經常控制在9.0%-10.0%，明顯高于正常值。一旦降低粘土比例或粉料水分，則時常出現中心開裂或大邊裂。當產量在25000平方米/天以內時，生產還算基本正常，去年開始提高產量，邊部細裂紋始終無法徹底解決。

根據裂紋出現的規律，基本確定是干燥裂紋。 受工廠設備條件的限制，在解決干燥裂紋的同時，還要避免中心開裂和大邊裂的出現，因此從生產實際情況出發，采取措施如下：

（1）排查機械碰撞和窯爐冷卻導致裂紋的可能性。

因同一個模號磚坯在素燒窯爐的被動邊出現裂紋的比例較大，故不能排除機械碰撞的可能性。檢查壓機脫模、翻坯、掃坯、橫線及平臺送磚、烘干窯輥棒傳動等工序，對存在機械碰撞的環節進行調整，保持磚坯輸送順暢。因4號模磚坯出現裂紋比例最多，對其從壓制到燒成過程進行跟蹤觀察。雖然出現裂紋的邊部無縮腰或鼓腰現象，仍懷疑該磚坯邊部的致密度偏低，通過調整壓機布料、增加成型壓力等措施以增加該邊的致密度，裂紋無明顯減少。根據素燒窯爐的進磚規律，4號模磚坯位于每排進磚的第二片（每排中間）和第四片（被動邊），對磚坯作標記追蹤，邊緣部出現細裂紋的大部分是第四片位置（被動邊）的磚坯。調換素燒進磚順序，則在第四片位置（被動邊）的其它模號磚坯也出現裂紋，但裂紋比例有所減少，說明生坯強度和素燒窯爐的橫截面溫差對裂紋均有影響。

另外，檢查素燒窯爐的排煙段、預熱段、急冷和緩冷段，重點排查被動邊是否存在漏冷風、窯底積坯、輥棒釘等現象，將不良因素予以完善，并適當調節急冷、緩冷溫度曲線，保證最佳冷卻效果，但對細裂紋均無明顯成效。

（2）升高烘干溫度，提高烘干效率。為檢查烘干效率，對烘干窯出口的磚坯含水率多次進行檢測，結果為3.5%-5.0%，明顯高于正常值。于是加裝4根燃燒管，將最高烘干溫度從160℃升高至190℃，檢測烘干后磚坯含水率為2.0%-3.5%，跟蹤出窯產品，邊部細裂紋有所好轉，但仍有不少比例。繼續升高烘干溫度至220℃，烘干后磚坯含水率降至1.5%-2.5%，邊部細裂紋沒有減少，反而有增多趨勢。用量程0-300℃的WSS雙金屬工業溫度計在現場測烘干窯內的溫度為260℃，比窯爐控制室的烘干表溫高40℃左右，多次對比后確定窯爐控制室的表溫顯示不準，過高的烘干溫度反而導致裂紋增多。最后將窯爐控制室的烘干表溫控制在180-200℃左右。

（3）調節優化素燒烘干窯的干燥曲線。為了更準確地了解烘干溫度曲線，在調節前，對素燒烘干窯每隔6米加裝1個量程0-300℃的WSS雙金屬工業溫度計，一共4個，按進磚順序，1-4號表溫顯示分別為160℃、225℃、170℃、165℃。考慮到使用燃燒管或燒槍易導致烘干窯內局部溫差過大，且煤耗成本較高，因此，在逐步增加供熱風量的同時，將燃燒管逐根關掉。主要步驟為：調節烘干窯進熱風閘板，增加烘干窯前段的濕熱風量（來自釉燒排煙熱風），適當減少烘干窯中段的干熱風量（來自素、釉燒冷卻余熱），增加烘干窯后段的干熱風量，把烘干窯的排濕風機變頻從42Hz降低至32Hz，使烘干窯內保持微正壓氣氛，爐內熱風飽和，熱量分布均衡。調節后，干燥溫度曲線平穩，1-4號表溫分別為230℃、230℃、210℃、200℃。觀察窯后出磚，裂紋明顯減少，但仍沒有完全消除。

（4）調整優化坯體配方結構，在不出現中心裂和大邊裂的前提下，盡量減少塑性原料比例。此前工廠技術人員認為細裂紋與生坯強度不足有關，將粘土比例從36%增加至40%時，發現產品的細裂紋沒有減少，反而有增多的趨勢。于是將粘土比例從36%降至30%，結果出窯產品的裂紋明顯減少。但是粘土比例繼續降到24%時，生坯強度不足，產品出現較多中心開裂和大邊裂。最終將粘土比例控制在28%至32%，效果較好。此后，當產量提高至27500平方米/天，又有少量裂紋出現，說明其它工藝環節也需進一步完善。

（5）調節粉料的壓制工藝參數。一是調整粉料的顆粒級配，減少細粉的比例，使40目和60目的粗顆粒比例盡量高一些，約為70%-85%。二是降低粉料水分為8.0%-9.0%，適當提高成型的高壓壓制力，在保證生坯強度的同時，使生坯入窯水分盡量少。調整前，粉料的最高水分有時高達10.5%，大大增加了快速干燥的難度。將粉料水分控制在8.0%-9.0%后，出窯產品的細裂紋基本消失，也沒有出現中心開裂和大邊裂。

（6）總結并制定關鍵工藝參數，加強日常檢測，防止干燥裂紋的再次發生。鑒于之前細裂紋反復出現，對本次調整過程進行總結，將關鍵工序的工藝參數形成標準，主要包括：保持坯料配方的粘土比例為28%-32%，生坯抗折強度不低于1.5MPa，成型壓力17000-17500kN，粉料含水率8.0%-9.0%，烘干溫度200-230℃（WSS雙金屬工業溫度計），烘干后磚坯含水率不高于2.0%。根據日常檢測結果，對照標準及時調整優化，收到較好的效果，干燥裂紋的問題基本得到解決。

3解決方法與思路

3.1解決方法

一般情況下，干燥裂紋的解決方法主要包括以下三方面：

（1）坯料配方。控制干燥收縮較大的原料用量，在成型壓力能滿足生坯強度的情況下，盡量減少粘土類原料的比例，一般來說，強塑性粘土用量10%-15%，中塑性粘土用量10%-15%，粘土總量控制在28%-32%。此外，紅坯磚經常使用含鐵較高的紅土，此類高嶺土的SiO2含量約50%左右，具有一定的塑性，干燥收縮大，大量使用時也易導致細裂紋，不宜過多。近年來，陶瓷礦源緊張，許多陶瓷產區廣泛使用水洗高嶺土或礦渣，此類原料含硅量低，有一定塑性，使用時也需注意干燥收縮的問題。因此，坯體的塑性原料比例需保持在合理范圍內，不要過高或過低。

（2）壓制成型。改善粉料的顆粒級配，提高粉料的粗顆粒比例，一般要求40目15%-30%，60目50%-65%。保持偏低的粉料含水率，一般為6.0%-8.0%，可視生產線的實際情況作不同調整。同時適當增加成型壓力，保證生坯強度不低于1.5MPa。從而降低生坯的入窯水分，利于快速干燥。

（3）烘干窯爐。烘干窯的前段（加熱階段）保持“高溫高濕”狀態，盡量采用主窯一級排煙的回收熱風，中段（等速干燥階段）要求熱風不能過于干燥或潮濕，可采用一級和二級排煙的煙氣混合物，后段（降速干燥階段）可采用窯尾冷卻回收的熱風。

烘干窯溫度約為200-230℃，保持微正壓狀態，充分利用窯爐余熱風，使爐內的熱量飽和，分布均衡，避免窯爐橫截面的溫差過大。如果使用過多燒槍或燃燒管、棒來提高烘干溫度，易造成溫度不均勻，燃耗成本增加，故應盡量避免。

加強檢測烘干后的坯體含水率，兩次燒成的干坯水分宜控制在2.0%以內，一次燒成的干坯水分應不高于0.5%，入窯釉坯水分不高于1.0%。在檢測干坯含水率時，要注意烘干溫度不能過低。有些工廠的烘干窯設計較長，為了節省燃耗，以較低的烘干溫度（如130-150℃）也能達到干坯含水率的標準，但是烘干窯（特別是前段）的溫度過低，易造成入窯生坯強度不足，在輥棒傳送過程中造成生坯的中心開裂或大邊裂。

通常，對于較長的烘干窯，烘干后的干坯水分較易達標，但要注意前、中、后三段熱風和溫度的合理控制，防止局部溫度過低導致坯裂；對于較短的烘干窯，則要保持偏高的烘干溫度，保證窯內熱風飽和，以免干燥效果不夠，干坯水分過高。

3.2解決思路與注意事項

對于產品的干燥裂紋問題，在不同工廠的實踐中，解決思路大致接近卻又不盡相同。筆者分析認為，主要有以下幾點需要注意。

（1）全面排查，準確判斷

生產管理中，常把干燥裂紋誤當作機械碰裂來處理，一味地增加坯料的粘土比例，提高粉料水分，以增加生坯強度，不但收效甚微，還會導致問題更加嚴重。所以，當出現裂紋時，建議生產管理人員詳細分析裂紋的特征，總結裂紋出現的規律，是否與模具、壓力機、進磚平臺、烘干窯、主窯等環節有明確的相關性。一般來說，機械碰撞和窯爐冷卻不當的長裂紋較易排查。對于細小的邊緣部裂紋，可通過更換模具、調轉模具方向、改變生坯進窯順序或方向、改變磚坯施釉方向等措施來分析裂紋的出現規律，排查產生的原因。如果沒有十分明確的位置規律，但產量提高時，大規格厚磚比小規格薄磚更易出現細邊裂，平面磚比凹凸異形磚更易出現細邊裂，則要重點懷疑是否干燥裂紋。只有明確裂紋的種類及產生原因，才能盡早找到解決方案。

（2）多方調整，系統解決

干燥裂紋不同于機械碰裂，產生原因較為復雜，往往需要從坯料配方、粉料壓制、窯爐烘干等多方面綜合調整，才能徹底解決。特別是在快速燒成時，任何一方面不合理，都會導致干燥裂紋的出現。僅對單一方面進行工藝改善，往往無法完全消除缺陷，導致裂紋反復出現，時好時壞，即俗話說的“范圍太窄”。

在一些工廠，因為生產設備條件的限制，有時為了解決干燥裂紋，會引發其它的問題，或者在提產量和保質量之間陷入兩難的境地，這時就需要靈活地設計工藝參數，系統地調整，以摸索出一套適合自己生產條件的工藝參數。例如，有些舊的小生產線，壓力機噸位較小，為了滿足生坯強度的要求，對坯料的可塑性要求較高，粘土所占比例大，有的甚至達到40%以上，粉料水分也高于正常標準，對生坯干燥十分不利，當生產較大規格產品、厚磚，或者提高燒成速度時，很容易出現干燥裂紋。這就需要在保證一定的生坯強度同時，合理控制坯料的塑性原料比例。當生坯強度不足時，除了盡可能增加成型壓力，還可以采用少量可塑性強的粘土，或者使用坯體增強劑，盡量不增加干燥收縮大的塑性類原料比例。其次，提高烘干溫度，保持入窯“高溫高濕”、窯內熱風飽和、分布均衡。烘干窯平均溫度盡量不低于200℃，較高的烘干溫度可較快升高進窯生坯的溫度，從而盡快提高入窯后的生坯強度，彌補生坯強度不足，減少中心開裂等缺陷，同時有助于減少坯料中塑性原料的用量，這樣反過來又有利于快速干燥。另外，嚴格控制粉料水分在合理范圍內，不能過度依賴粉料水分來提高生坯強度，以免產生其它不良影響。

（3）嚴格檢測，形成標準化數據管理

因為解決干燥裂紋需要多方面協調進行，只有對各工藝環節進行數據化監測，將監測數據匯總分析，形成適合本廠的工藝標準參數，才能在日常生產中經常進行對照，及早發現問題所在，針對性解決。一般來說，需重點檢測的工藝參數包括：（1）坯料：進廠原材料、泥漿和粉料的生坯強度和干燥收縮率。（2）壓制成型：成型壓力、粉料含水率和顆粒級配。（3）烘干窯：烘干后的坯體含水率、烘干溫度。

4 總結

在釉面磚的生產中，單純地討論干燥裂紋的原因和解決方法并不算復雜，但在實際生產過程，因為和其它裂紋易于混淆，以致誤判，或受制于設備、產量等客觀條件，導致在工藝調整時瞻前顧后，常常達不到理想的效果。筆者實踐總結認為：

對裂紋不能只憑經驗就下結論，要先采取措施進行細致排查，從壓機模號、進磚順序、窯內位置、燒成速度等方面，對裂紋的發生規律匯總分析。如果沒有固定的位置規律，但燒成速度越快、規格越大、越厚的產品較常出現細邊裂時，則要重點考慮是否干燥裂紋。在確定是干燥裂紋后，對粉料、烘干窯、坯料的工藝參數進行系統調整。一是提高粉料的粗顆粒比例，適當降低粉料的含水率，并增加成型壓力，以保證足夠的生坯強度。二是對烘干窯的干燥曲線進行調整優化，需注意保持烘干窯前段 “高溫高濕”狀態，整體可保持微正壓氣氛。三是調整坯料配方，適當引用少量強塑性原料或坯體增強劑，以減少干燥收縮大的塑性原料比例，提升生坯的干燥性能。最后，對生產工藝參數加強檢測分析，制定適合本廠的工藝標準，時常檢查對照，才能保證長期穩定生產。

總之，對于干燥裂紋，只有多方面系統調整優化工藝，才能較徹底地解決問題，達到既快燒又節約能耗、充分發揮設備產能的理想目標。

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