淺談?dòng)燥椀卮u產(chǎn)品的變形缺陷及預(yù)防措施

盧錦葵

摘 要：本文深入分析了釉飾地磚產(chǎn)品變形缺陷的影響因素，同時(shí)從坯體配方、釉料配方和窯爐燒成制度三大主要因素進(jìn)行了詳細(xì)探討，提出預(yù)防措施。

關(guān)健詞：釉飾地磚；變形；預(yù)防措施

1 引言

陶瓷磚的燒成是有液相參與的燒結(jié)過(guò)程，伴隨著熔融、軟化、收縮等一系列燒結(jié)現(xiàn)象的出現(xiàn)，因坯釉性能不同、燒結(jié)狀態(tài)不同、窯內(nèi)熱氣體傳熱速度不同等導(dǎo)致磚形隨之變化，當(dāng)這種變化超過(guò)一定范圍就會(huì)成為缺陷或痕跡留在制品上，表現(xiàn)為可以測(cè)量到的變形或峰谷之間的光澤差異，即磚坯變形，而輥棒痕則是磚坯在運(yùn)行的前端平行于輥棒方向的波浪變形。

2 釉飾地磚產(chǎn)品變形的影響因素分析

陶瓷生產(chǎn)是一個(gè)多元的體系，原料的變化、工藝參數(shù)之間的相互作用，使生產(chǎn)過(guò)程控制變得復(fù)雜，影 響 坯 體 變 形 的 諸 多 因 素，見(jiàn)表1。

2.1坯料配方對(duì)變形的影響

坯體膨脹系數(shù)的大小取決于坯的礦物組成，而坯的礦物組成又與化學(xué)組成、原料細(xì)度和燒成制度有關(guān)。

一般來(lái)說(shuō)，一定溫度下坯料配方中氧化鋁含量應(yīng)盡量高，配方中Al2O3含量對(duì)瓷質(zhì)磚的變形，尤其是對(duì)后期變形有非常大的影響，氧化鋁（主要來(lái)源于粘土）含量高，莫來(lái)石形成量多，坯體抗變形的能力好，現(xiàn)在很多廠家規(guī)定，配方中的Al2O3含量必須大于19%。[1]

氧化鈣和氧化鎂能顯著地降低坯體燒結(jié)溫度和高溫粘度；坯料中滑石加入量雖少但引起的變形的程度較鉀、鈉要大得多；同時(shí)坯料中含鈣量高的原料要予以控制。熔劑含量中鈉含量應(yīng)適當(dāng)?shù)牡?、鉀含量適當(dāng)高，坯體不容易變形。

生產(chǎn)中加入黑色色料的產(chǎn)品較容易變形，其主要成分為氧化鐵；這些黑色色料使生成低共熔物的溫度降低，膨脹系數(shù)加大，另外黑色色料的加入使坯料高溫粘度降低，高溫下抵抗變形的能力變差。在生產(chǎn)中轉(zhuǎn)產(chǎn)黑坯產(chǎn)品時(shí)，一般采取調(diào)低窯爐最高燒成溫度、降低窯速以及調(diào)整上下溫差來(lái)適應(yīng)黑坯產(chǎn)品的生產(chǎn)。

綜合上述分析可以看出，為減少磚坯的變形，基礎(chǔ)坯料配方的制定既要著眼于配方的合理，又要保證控制過(guò)程的穩(wěn)定。

2.2釉料組成和性能對(duì)變形的影響

磚的變形與釉的高溫粘度、表面張力、熔融溫度、膨脹系數(shù)有關(guān)，而這些影響因素與釉料組成有關(guān)；同時(shí)釉層厚度對(duì)變形也有直接的影響。[2]

2.2.1釉的組成與高溫粘度、表面張力的關(guān)系以及對(duì)變形的影響

表面張力大的釉層有拉伸坯體的作用，在坯上鋪展容易使釉面不平成波紋狀，甚至高溫下產(chǎn)生縮釉；表面張力小的釉，釉面粗糙或容易形成針孔。表面張力大的釉其高溫粘度也大，反之表面張力小的釉高溫粘度?。挥缘谋砻鎻埩Υ笮∈芙M成影響，受溫度的影響變化不大；而高溫粘度是隨溫度升高而降低。

一般來(lái)說(shuō)，釉的粘度受釉組成中堿金屬、堿土金屬氧化物含量及其離子半徑和離子間的極化能力大小的影響。在堿金屬離子中，以離子半徑大的取代離子半徑小的，表面張力就會(huì)明顯降低，其降低程度以分子量小的Li2O最為顯著，因?yàn)橹亓肯嗟葧r(shí)，它引入的陽(yáng)離子較多，其次是Na2O降低程度大于K2O，排序如下：Li+Zn2+：0.83 ■>Mg2+：0.78 ■。二價(jià)金屬離子中鈣、鋇、鍶的作用相近，它們對(duì)釉的表面張力有降低的作用，也隨著離子半徑的增大而明顯降低。[3]

一般釉中有氧化鈉存在時(shí)，SiO2能降低表面張力，Al2O3則提高釉的表面張力。

從增加釉對(duì)坯體的拉伸變形作用的角度考慮，應(yīng)增加釉的粘度即加大表面張力，表面張力大的釉可以使磚形偏凹。

2.2.2釉的始熔溫度、熔融范圍、釉的細(xì)度與變形的關(guān)系

釉的始熔溫度、熔融溫度、釉的細(xì)度不構(gòu)成對(duì)變形的直接影響。但釉的始熔溫度較低時(shí)，粘度也會(huì)較低，表面張力也小。

2.2.3坯、釉膨脹系數(shù)的大小對(duì)變形的影響

坯與釉的膨脹系數(shù)差值是一個(gè)重要指標(biāo)，當(dāng)釉的溫度降低到凝固溫度或軟化溫度以下，釉料由溶液狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎承誀顟B(tài)，這是粘度變化較大；當(dāng)溫度低于轉(zhuǎn)化溫度時(shí)，釉料開(kāi)始硬化。粘性狀態(tài)的溫度范圍內(nèi)雖有應(yīng)力產(chǎn)生，但很快就會(huì)消除：低于轉(zhuǎn)化溫度下，則應(yīng)力不會(huì)盡快消除，此時(shí)釉層己開(kāi)始固化。所以坯釉系數(shù)的差值在一定溫度下才會(huì)顯示出來(lái)。[4]

影響坯釉適應(yīng)性有四個(gè)方面，即坯釉的膨脹系數(shù)之差、坯釉中間層、釉的彈性和抗張強(qiáng)度以及釉層厚度。

2.2.4釉層厚度的影響

釉層加厚總的趨勢(shì)是使釉的壓應(yīng)力降低，表現(xiàn)為燒成制品凸變形減小。由于釉層厚度不同，煅燒過(guò)程中釉組成改變的情況也不同，一般情況下釉層厚度< 0.3 mm，釉組成的變化對(duì)釉應(yīng)力的影響比較明顯；薄釉層在煅燒時(shí)組分改變相應(yīng)較大，中間層相對(duì)厚度增加，有利于提高釉中壓應(yīng)力。當(dāng)釉層較厚時(shí)，釉應(yīng)力降至最低值而且不再繼續(xù)變化。同時(shí)釉與坯的種類(lèi)不同，釉層對(duì)應(yīng)力的影響也不相同。[5]

釉飾磚產(chǎn)品中淋釉比噴釉的釉層厚，故對(duì)于同樣的配方和燒成制度的淋釉產(chǎn)品來(lái)說(shuō)相對(duì)凸變形較小。

2.3窯爐燒成制度對(duì)變形的影響

有釉磚的理想燒成狀態(tài)是在坯體基本完成氧化還原反應(yīng)后釉層開(kāi)始熔化，從減少釉層熔融、坯體進(jìn)一步反應(yīng)、氣體的排除而造成的釉面缺陷的角度希望釉的始熔溫度高些為好。

輥道窯在燒成過(guò)程中，當(dāng)窯爐的下部溫度高，上下溫差較大時(shí)，磚坯下表層先行收縮呈凸變形狀態(tài)，溫差越大凸變形越大；另一方面當(dāng)釉層進(jìn)入熔融狀態(tài)，釉層的軟化收縮、釉的表面張力作用有拉伸坯體向上的作用；同時(shí)窯內(nèi)上部和輥下氣體流動(dòng)速度不同坯體傳熱速率不同也會(huì)出現(xiàn)凹凸變形。

窯爐的壓力分布是實(shí)現(xiàn)溫度制度的保證。壓力變化直接導(dǎo)致窯內(nèi)氣流的變化，流速不同使磚坯表面與內(nèi)部熱交換速率不同，這是窯壓影響變形的直接原因；同時(shí)壓力變化對(duì)窯爐火焰性質(zhì)、坯體的熱傳遞效率、冷卻風(fēng)的冷卻效果都產(chǎn)生影響。一般情況下，窯爐的冷卻帶整個(gè)處于正壓狀態(tài)、燒成帶為微正壓或零壓狀態(tài)，而預(yù)熱帶由于燃燒廢氣的抽出為負(fù)壓。零壓位為窯內(nèi)壓力的重要控制點(diǎn)，一般處在燒成帶前端。為滿足整個(gè)窯爐溫度與壓力分布，窯內(nèi)除進(jìn)風(fēng)及排煙孔外還設(shè)有擋火墻、擋火板，同時(shí)窯內(nèi)各段磚距疏密也對(duì)溫度、壓力起調(diào)節(jié)作用，并對(duì)變形產(chǎn)生影響。

3 釉飾地磚產(chǎn)品變形的解決辦法與預(yù)防措施

綜合上文從坯體配方、釉料配方和窯爐燒成制度三大主要因素的分析，為較好地解決釉飾磚產(chǎn)品變形問(wèn)題，工藝基礎(chǔ)管理上要尤其注意如下幾個(gè)主要方面：

（1）坯料中氧化鋁含量要適當(dāng)?shù)奶岣吲c穩(wěn)定；

（2）注意滑石的引入對(duì)變形的影響，對(duì)于減少滑石用量的坯料配方要進(jìn)行試驗(yàn)；

（3）在釉料性能方面注意釉的高溫粘度對(duì)變形的影響；

（4） 注意釉面光澤度在輥棒痕方面反映出的嚴(yán)重程度，對(duì)板時(shí)基礎(chǔ)配方要盡量靠近無(wú)光區(qū)，同時(shí)注意模具表面的膠膜厚度對(duì)釉面質(zhì)感的影響。

在實(shí)際生產(chǎn)中所謂“看著磚燒窯”，就是說(shuō)生產(chǎn)過(guò)程中工藝基礎(chǔ)、坯釉配方不盡相同，各種影響因素都不同程度的處在動(dòng)態(tài)中，燒成過(guò)程中的磚形的變化在所難免；原料波動(dòng)、配方變化、深淺色坯不同、施釉方法不同、品種變化等使得窯爐控制產(chǎn)生變化。燒成工序要掌握這些變化的規(guī)律，使窯爐調(diào)整有方向，在燒成方面：

（1）重點(diǎn)控制970 ～ 1180℃窯爐上下溫差，不使磚坯出現(xiàn)凸變形；

（2）增加負(fù)壓提高該區(qū)間的傳熱速率；

（3）注意總結(jié)并參照坯釉開(kāi)始出現(xiàn)收縮和變形的溫度對(duì)該區(qū)間燒成制度的影響。對(duì)于解決輥棒痕缺陷來(lái)說(shuō)，窯爐的調(diào)整要更注重窯爐同一截面的上下溫度的對(duì)應(yīng)和傳熱速率的調(diào)整。

參考文獻(xiàn)

[1] 蔡飛虎， 馮國(guó)娟. 陶瓷墻地磚生產(chǎn)技術(shù)[M]. 武漢理工大學(xué)出版社， 2011.

[2] 劉康時(shí). 陶瓷工藝原理[M]. 華南理工大學(xué)出版社， 1990.

[3] 李家駒，繆松蘭，馬鐵成，等.陶瓷工藝學(xué)[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社2006.

[4] 王敏.影響建筑衛(wèi)生陶瓷釉適應(yīng)性的因素[J].陶瓷研究 2008.1：40～43.

[5] 毛瑞. 影響陶瓷材料坯釉適應(yīng)性的因素分析[J]. 廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)， 2008， 7（2）：17-19.