搪瓷浴缸爆瓷的原因分析及工藝改進(jìn)

鄧建華,彭 濤,王康海,劉森林

(蚌埠化工機(jī)械制造有限公司,蚌埠 233000)

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民生活水平的逐漸提高，搪瓷浴缸這種高檔生活用品也進(jìn)入平常百姓家。我國鑄鐵搪瓷浴缸產(chǎn)品樣式以及質(zhì)量與世界上大的衛(wèi)浴廠家之間存在很大差距，品質(zhì)有待提高。而高質(zhì)量的鑄鐵搪瓷浴缸產(chǎn)品市場有著巨大的需求。對于簡單的手工生產(chǎn)，就有必要制定嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝。

1 問題概述

1.1 產(chǎn)品特性

鑄鐵搪瓷浴缸是由灰鑄鐵坯體和表面燒結(jié)搪瓷釉組成。而灰鑄鐵坯體和瓷釉的結(jié)合是通過搪瓷底釉，而鑄鐵坯體、搪瓷底釉、搪瓷面釉三者之間相互作用，任何一方出現(xiàn)問題都可能引起爆瓷、裂瓷的發(fā)生，夏季搪瓷浴缸極易爆瓷。

1.2 存在問題

筆者在生產(chǎn)中遇到夏季最熱天早班(7點(diǎn)～15點(diǎn))搪瓷浴缸爆瓷率達(dá)到30%。出現(xiàn)搪瓷浴缸爆瓷現(xiàn)象，以前也有，但是沒有這么多，只是偶然出現(xiàn)1～2只，像這樣大量出現(xiàn)還是頭一次，而且爆瓷的地方隨處都有，平面以及凸處較多，并且爆瓷處沒有底釉附著，只看見光潔的鑄鐵表面。這樣的產(chǎn)品不合格率在工廠中算得上是生產(chǎn)質(zhì)量事故了。

2 原因分析

產(chǎn)生爆瓷原因主要是搪瓷工藝執(zhí)行是否到位，鑄鐵搪瓷原材料是否合格。

2.1 鑄鐵搪瓷工藝

1)對進(jìn)入搪瓷車間的鑄鐵毛坯表面進(jìn)行清潔。2)鑄鐵浴缸表面有縮孔缺陷的要進(jìn)行修補(bǔ)(可以用鐵粉+底釉或者石英沙+底釉)。3)對底釉容重進(jìn)行檢測，正常要求為1.60～1.65 g/mL。4)鑄鐵毛坯表面合格后，用噴槍將底釉均勻噴涂在毛坯的表面，不能出現(xiàn)滴粉或飛粉。5)將噴涂好底釉的鑄鐵浴缸放置在烘房內(nèi)，進(jìn)行烘干。目前國內(nèi)都采用將噴涂好的浴缸毛坯放置在搪燒爐門口兩側(cè)，以方便后續(xù)操作。6)烘干底釉的毛坯沒有缺陷就進(jìn)行底釉的燒成，底釉的燒成千萬不能燒焦，燒焦將產(chǎn)生爆瓷。7)將底釉燒成好的毛坯(紅熱態(tài))直接放置在撒粉房的旋轉(zhuǎn)支架上，把搪瓷面釉均勻撒在鑄鐵毛坯的表面，不能產(chǎn)生積粉，然后進(jìn)入搪燒爐燒成(面釉一般3遍，用量4、3.5、2.5逐漸遞減。)

爆瓷事故產(chǎn)生后，公司技術(shù)組和制作班組討論，搪瓷工藝執(zhí)行正常，搪燒過程沒有異常。

2.2 鑄鐵搪瓷浴缸原材料

1)浴缸坯體的金相 浴缸坯體合格金相是灰鑄鐵組織，要想得到理想的組織，生產(chǎn)中就要阻止鑄鐵中的碳形成滲碳體。具體措施有：(1)在爐前配料中不能含有白口組織生鐵。(2)提高鐵水的澆注溫度。(3)加入硅鐵促進(jìn)碳的石墨化。(4)延長鐵水的冷卻速度(鐵水快速冷卻容易促使碳形成滲碳體造成白口)。

組織技術(shù)人員對浴缸爆瓷部位進(jìn)行破壞，對斷口組織進(jìn)行分析，表1為鑄鐵按照碳的存在形式分類表。斷口為灰鑄鐵組織，無白口組織和麻口組織，這樣就基本斷定這次質(zhì)量事故與金相結(jié)構(gòu)無關(guān)。

表1 鑄鐵按照碳的存在形式分類表

2)浴缸坯體的五大元素 實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)員在對浴缸爆瓷部位的坯體進(jìn)行取樣，經(jīng)過快速儀器分析，五大元素為：(1)碳(C)：3.5%；(2)硅(Si)：2.5%；(3)錳(Mn)：0.5%；(4)硫(S)：0.09%；(5)磷(P)：0.72%，表2為鑄鐵搪瓷坯體化學(xué)組成要求。

表2 薄壁鑄鐵搪瓷坯材化學(xué)組成

從化驗(yàn)結(jié)果來看，碳和硫元素達(dá)極限值，但其它元素還在要求范圍的中間，因?yàn)楣久刻於家M(jìn)行五大元素化學(xué)分析，以往也有碳元素達(dá)到極限值，或者硫元素達(dá)到極限值，但并沒有出現(xiàn)爆瓷現(xiàn)象。因此公司技術(shù)人員分析此次質(zhì)量事故與鑄鐵所含五元素?zé)o關(guān)。這樣也基本排除與鑄鐵浴缸坯體的關(guān)系。

3)搪瓷面釉 由于現(xiàn)在搪瓷鑄鐵浴缸基本都是采用鋯釉進(jìn)行生產(chǎn)，已經(jīng)淘汰了銻釉。鋯釉的可操作性、膨脹系數(shù)都好于銻釉。而爆瓷的表面現(xiàn)象是底釉與鐵坯之間沒有結(jié)合。這種現(xiàn)象也與面釉無關(guān)。

4)搪瓷底釉 由于此次爆瓷部位沒有底釉密著，這樣公司技術(shù)組成員首先考慮底釉密著力不夠(因?yàn)榈子允峭赓彛a(chǎn)單位為降低成本可能減少密著劑的使用量，因此技術(shù)人員在底釉中增加1%氧化鈷含量來增加密著，經(jīng)過這樣調(diào)整底釉的辦法，以及對搪燒班組的跟蹤生產(chǎn)并沒有不正常，使用原來底釉也一切正常。然而第二天早班爆瓷現(xiàn)象仍然出現(xiàn)，這時就可以確定浴缸的爆瓷現(xiàn)象與原材料沒有關(guān)系，是這個搪燒班組的工藝執(zhí)行出了問題，重點(diǎn)是底釉的噴涂和燒成出了問題。

3 影響因素

底釉噴涂工人噴涂底釉時，毛坯拐角處有飛粉，噴涂好的底釉顏色不一樣，明顯厚薄不均，有的部位底釉已干，用手觸碰浴缸毛坯，發(fā)現(xiàn)浴缸毛坯溫度較高，而噴涂底釉工人把噴涂好的浴缸又直接放在爐門邊。這時就找到了這次搪瓷浴缸爆瓷事故出現(xiàn)的主要原因。就是夏季高溫加上坯體溫度高導(dǎo)致了底釉快速干燥使得底釉與鐵坯沒有浸潤，也就是底釉和鐵坯沒有密著，導(dǎo)致爆瓷的發(fā)生。

3.1 坯體溫度過高

修磨過的浴缸修磨部位較為光滑，為了提高底釉密著都要對浴缸毛坯進(jìn)行噴砂處理，而公司現(xiàn)在都是使用高速噴丸機(jī)進(jìn)行噴丸處理。鋼丸高速與浴缸毛坯發(fā)生碰撞，使得浴缸毛坯產(chǎn)生大量的熱，導(dǎo)致鑄鐵坯體溫度較高。

3.2 降溫處理不當(dāng)

噴涂工人把剛噴丸處理的浴缸毛坯，沒有進(jìn)行降溫處理，只是簡單除灰，就進(jìn)行噴涂。噴涂好的浴缸毛坯又直接放置在爐門邊，再加上是夏季最熱的天氣，浴缸底釉干燥太快，底釉沒有與鑄鐵浴缸毛坯有浸潤，也就是鐵坯中的鐵沒有與底釉中氧化物發(fā)生氧化反應(yīng)(Fe+O→FeO),所以底釉沒有充分密著，導(dǎo)致浴缸大量爆瓷的產(chǎn)生。與之對比的是，涼鐵坯噴涂后的毛坯放置在爐門較遠(yuǎn)位置，底釉干燥時間較長，就沒有爆瓷現(xiàn)象的發(fā)生。

4 工藝改進(jìn)

4.1 毛坯冷卻

噴丸處理后的浴缸毛坯一定要冷卻至室溫，才能進(jìn)行下一個工序噴涂底釉操作。

4.2 底釉噴涂

噴涂底釉工人，在夏季一定要使用清水加少量底釉薄薄噴一層，待水跡將要干時，再噴涂底釉，這樣有利于浴缸毛坯的降溫，還有利于浴缸鐵坯與底釉發(fā)生氧化反應(yīng)，生成氧化鐵，也就是增加了底釉的浸潤性，使底釉更加牢固與浴缸鐵坯密著。

4.3 噴涂均勻

噴涂好底釉的毛坯要顏色一致，不要有飛粉現(xiàn)象，保證底釉噴涂的厚薄均勻。

4.4 涼置處理

噴涂好底釉后要放置在陰涼干燥處，等到潮濕底釉表面出現(xiàn)銹點(diǎn)時，再將浴缸毛坯轉(zhuǎn)移到爐門邊溫度較高處，讓底釉快速干燥。需要注意的是，銹點(diǎn)太多(大片銹點(diǎn)發(fā)生)也能破壞底釉密著，觸發(fā)爆瓷現(xiàn)象的發(fā)生。

4.5 涂層檢測

噴涂好底釉等到干燥后，要使用涂層測厚儀對浴缸毛坯上的底釉進(jìn)行檢測，防止厚薄不均。

4.6 小樣試驗(yàn)

噴涂底釉后，筆者要進(jìn)行電爐小樣試生產(chǎn)搪瓷，以檢查底釉的密著性能。200 g鋼球1 m高度對小樣自由落下進(jìn)行破壞，無裂紋為合格；簡單的方法就用錘擊小樣，破壞瓷面底釉與鐵坯有粘連就為合格 。對于不合格者一定不能進(jìn)入批量生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

通過生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，公司有效解決了此次浴缸爆瓷的問題，減少了損失，提高了搪瓷浴缸產(chǎn)品質(zhì)量，創(chuàng)造了效益。這次質(zhì)量事故也給我們敲響警鐘，對于生產(chǎn)環(huán)節(jié)各個關(guān)口，都要嚴(yán)格把關(guān)。不僅要細(xì)化搪瓷各個工種的操作工藝，而且要嚴(yán)格控制鑄鐵熔化的工藝和每一批次原料配比(焦碳、生鐵、石灰石、廢鋼、硅鐵)。

5 結(jié) 語

鑄鐵搪瓷浴缸的生產(chǎn)，一般都是一次性的，一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，該產(chǎn)品就沒有返修的價值。鑄鐵浴缸的生產(chǎn)大多是手工操作，工人的隨意性時有發(fā)生，因此出現(xiàn)問題的原因很多，查找問題非常困難，夏季又是爆瓷等缺陷的多發(fā)時候，因此只有通過加強(qiáng)管理，嚴(yán)格把好原材料進(jìn)廠、化驗(yàn)和試搪瓷的每一關(guān)。這樣即使出現(xiàn)質(zhì)量問題，也好第一時間解決問題，把損失降到最低。同時完善工藝文件，加強(qiáng)車間工藝管理，使工人嚴(yán)格按照工藝文件執(zhí)行，以免同樣事故再次出現(xiàn)。