平滑釉面與防滑釉面效果的小規(guī)格炻質(zhì)仿古磚混燒工藝的研究

戴鐵建　龔　暉

摘要本文介紹了兩種不同釉面效果(平滑釉面與防滑釉面)的炻質(zhì)仿古磚在同一輥道窯空間內(nèi)燒成的工藝。文中從釉料配方、燒成制度的角度分析,解釋了如何使這兩種不同的產(chǎn)品在混燒時能滿足磚型平整度、尺寸偏差以及產(chǎn)品綜合性能的原因。

關(guān)鍵詞平滑釉面效果,防滑釉面效果,小規(guī)格炻質(zhì)仿古磚,混燒,磚型平整度

1 前 言

小規(guī)格炻質(zhì)仿古磚產(chǎn)品(本文泛指400mm×400mm以下規(guī)格)的模具規(guī)格、圖案、花紋各異,產(chǎn)品種類繁多。受國際金融風暴的影響,高檔產(chǎn)品市場受到不少沖擊。小規(guī)格炻質(zhì)仿古磚以其飽蘊文化內(nèi)涵的個性、隨意獨特的裝飾風格和相對低廉的產(chǎn)品價格,以及其低能耗的優(yōu)勢,顯示出廣闊的市場前景。為了使國內(nèi)廣大客戶能夠及時、快捷地訂購到所需規(guī)格的仿古磚產(chǎn)品,經(jīng)多臺壓機成形、多條釉線裝飾(噴釉、灑點、磨釉、印花、噴云彩等)后,放進同一條窯爐同時燒成的工藝流程成為目前的所需。

如何保證不同釉面效果的產(chǎn)品在同一窯爐內(nèi)同時生產(chǎn)時的平直度、尺寸偏差(±1mm內(nèi))和釉面性能等均符合相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量指標,具有十分重要的現(xiàn)實意義。本文以某廠低溫快燒下耐磨、耐污、光滑、光澤等各項性能指標均合格的2#平滑釉面配方為基礎(chǔ),采用三角配料法,適當提高釉面高溫粘度和熱膨脹系數(shù),在1165～1175℃的低溫快燒工藝下,設(shè)計出能與2#平滑釉面同時匹配生產(chǎn)的防滑釉面配方,而且釉面性能穩(wěn)定,耐磨、防滑、不吸污。

2實 驗

(1) 原料:本實驗采用生產(chǎn)性常規(guī)原料,包括鈉長石、鉀長石、石灰石、滑石、氣刀土、氧化鋁、氧化鋅(含量為95%)、乳濁熔塊、硅酸鋯(ZrO₂含量64%) 等。各種原料的化學組成見表1。

(2) 以2#平滑釉面配方為基礎(chǔ),設(shè)計出3#、4#防滑釉面配方,見表2。

(3) 以2#、3#、4# 配方計算其化學成分,見表3。

(4) 工藝參數(shù):2#、3#、4# 配方均按以下同一工藝參數(shù)操作:釉漿比重:1.62g/cm³;細度:250目篩余0.1～0.15%;釉量:每片300mm×300mm磚噴53g;燒成溫度:1160～1175℃;燒成周期:22～24min(窯爐長:120m)

3釉面配方調(diào)整的理論分析

3.1 釉料化學成份的含量對釉膨脹系數(shù)與磚型的影響

有研究表明,坯釉膨脹系數(shù)的關(guān)系為:一般坯>釉時,產(chǎn)品傾向下彎變形;坯<釉時,產(chǎn)品傾向上翹變形,原則上以坯略大于釉為佳,一般差值為1～1.4×10^-6℃^-1。

(1) SiO₂與Al₂O₃的影響:理論上講,釉熱膨脹系數(shù)的大小,與釉中離子間鍵力的大小密切相關(guān),化學鍵力越大,膨脹系數(shù)越小;化學鍵力越小,膨脹系數(shù)就越大。而SiO₂是網(wǎng)絡四面體,具有化學鍵力較大的Si-O鍵,故增加SiO₂含量會使釉的玻璃網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)緊密,松馳空間變小,熱膨脹系數(shù)變小。SiO₂、Al₂O₃都能提高釉的高溫粘度、硬度以及其化學穩(wěn)定性,但加入過多會明顯降低釉的膨脹系數(shù),對克服下彎角變形不利,故4#防滑釉面配方僅通過增加由鉀長石來適量加入。

(2) K₂O與Na₂O的影響:K₂O、Na₂O都是強熔劑,在釉熔融過程中均能顯著降低釉的熔融溫度和粘度,同時增加釉的膨脹系數(shù),有利于克服下彎角變形,但過量使用會降低釉面彈性和抗折強度,引起釉面開裂,4#配方通過增加鉀長石的量來適量加入K₂O。

(3) CaO與MgO的影響:CaO與MgO的作用相類似,都能在高溫下提供游離氧,降低熔體粘度,起助熔作用,但MgO的作用程度弱于CaO;CaO與MgO可同時改善釉的熱穩(wěn)定性,有利于克服下彎角變形,故4#防滑釉面配方中以定量的MgO代替CaO,釉料即呈高溫走向,這會導致釉熔體中石英在長石玻璃中熔解量相對降低而使熔體熱膨脹系數(shù)提高,有利于克服下彎角變形。

3.2 工藝控制方面對釉熱膨脹系數(shù)與磚型的影響

(1) 釉漿細度的影響:原則上釉漿越細,膨脹系數(shù)會越大;基于此理論,將2#滑面細度設(shè)計為靠上弦0.15%(250目),同時將4#防滑面細度設(shè)計為偏下弦0.1%(250目篩余)。

(2) 釉面厚度對磚型的影響:

一般情況下,我們在生產(chǎn)中會將變形幅度大的產(chǎn)品的釉量在保證釉面對坯體有足夠遮蓋力的前提下適量減少,也可收到明顯效果。

(3) 熔塊選擇的影響:熔塊的質(zhì)量波動與選擇熔塊的恰當與否也很重要。為了匹配2#平滑釉面產(chǎn)品,在4#防滑釉面配方中應加入一種始熔點較高、熱膨脹系數(shù)相對較大些的乳濁熔塊。

3.3 燒成制度對產(chǎn)品平整度的影響

(1) 前溫階段的影響:

前溫階段的550～600℃之間,有α-石英與β-石英相變,及以粘土礦物脫水為特征的熱膨脹系數(shù)變化,此階段應盡可能保證幾個品種的相對平直度(不可太翹,也不可太彎)。一般此階段坯體下彎、產(chǎn)品形狀呈上凸時,應采取降低輥道上面溫度或提高輥道下面溫度的辦法;反之則采用相反的措施處理。

(2) 中溫階段的影響:

中溫階段時,一方面氧化分解反應還在進行,另一方面1020℃左右時釉面開始產(chǎn)生液相,要保證在液相完全封閉前氧化分解反應完成。

(3) 高溫階段的影響:

高溫階段,特別是高火保溫階段,對于燒成帶最后2組槍的控制顯得非常重要。一般如尺寸偏大的下彎變形,應采取升高此區(qū)間上部溫度5～10℃或更多的方法;如尺寸偏小的下彎變形,可采取降低下部溫度5～10℃或更多的方法;如尺寸合格的下彎變形,宜采取升高上部5～10℃并對等降低輥道下部溫度的辦法。

(4) 冷卻階段的影響:

小規(guī)格釉面仿古磚產(chǎn)品一般以無光、半無光為主,快速冷卻抑制晶粒變大,會使釉面有偏光走向;對于磚型方面,必要時在此區(qū)間也可通過調(diào)整上下風管的開度來調(diào)節(jié)產(chǎn)品的平整度,一般產(chǎn)品下彎時,采取關(guān)小上風管各支閘、開大下風管各支閘的辦法來調(diào)節(jié),反之也一樣。

4實驗結(jié)果

將2#、3#、4#釉料配方產(chǎn)品試燒,進行產(chǎn)品性能測定:

(1) 熱穩(wěn)定性:將2#、3#、4#釉料配方產(chǎn)品放入150℃的烘箱加熱10min,立即置于20℃冷水中冷卻,循環(huán)3次無裂紋;

(2)釉的線膨脹系數(shù):按GB/T3810.8-1999idt ISO1054-8:19994的試驗方法進行測定;

(3) 2#、4#配方的釉表面質(zhì)量、尺寸偏差、平整度均符合釉面磚國家標準GB/T4100.5-1999相關(guān)要求,3#配方產(chǎn)品試燒中下彎角嚴重超標。

經(jīng)過1160～1175℃快速燒成后,2#、4#配方燒成后呈現(xiàn)兩種不同的釉面效果,磚坯平直度、尺寸偏差均能滿足客戶要求。混燒工藝的實現(xiàn),有效地緩解了仿古磚生產(chǎn)與排產(chǎn)緊張的矛盾,實現(xiàn)了一窯多線的生產(chǎn),為企業(yè)帶來了良好的經(jīng)濟效益。

5結(jié) 論

兩種不同釉面效果的小規(guī)格炻質(zhì)仿古磚的混燒工藝是一個系統(tǒng)工程。在2#平滑釉面的配方上采取適當提高防滑釉面效果的高溫粘度的配方,以保證其防滑釉面的效果,但又不至于產(chǎn)生生燒釉面;同時,適當提高防滑釉面的膨脹系數(shù),以克服其拱形下彎的趨勢,使之與平滑釉面產(chǎn)品的磚型相匹配,取得了良好的效果。

參考文獻

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