大規(guī)格陶瓷巖板切割裂研究

査武華，殷少澤，陳健，熊勛旺，王永聰，方曉凱，李清蓮

（豐城市東鵬陶瓷有限公司，豐城 331132）

1 前言

切割裂是指產(chǎn)品在后期開介加工過(guò)程中出現(xiàn)崩邊、崩角、斷開、炸開等現(xiàn)象的統(tǒng)稱。產(chǎn)品出現(xiàn)切割裂意味著整批產(chǎn)品零優(yōu)等，對(duì)于陶瓷生產(chǎn)廠家是致命的損失，穩(wěn)定各生產(chǎn)環(huán)節(jié)工藝參數(shù)是重中之重，同時(shí)加強(qiáng)切割檢測(cè)也是最后一道防控線，當(dāng)然開介加工的切割設(shè)備也是一個(gè)重點(diǎn)關(guān)鍵工序。造成陶瓷巖板出現(xiàn)切割裂的主要原因有坯料、釉料、窯爐、切割設(shè)備四大環(huán)節(jié)。下面本文就結(jié)合作者自身陶瓷生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)以及同事同行相互交流的研究探討。

2 切割裂原因分析

導(dǎo)致切割裂的大概率原因在于陶瓷產(chǎn)品在燒成晶形轉(zhuǎn)換后內(nèi)部存在殘余應(yīng)力，應(yīng)力沒(méi)釋放完全從而一切就裂。當(dāng)然也包括坯坯配方燒成結(jié)構(gòu)（高溫慢燒）、坯釉膨脹系數(shù)結(jié)合、冷卻段晶型轉(zhuǎn)換、橋切/水刀機(jī)設(shè)備運(yùn)行速度等。

2.1 坯體配方

表1 中試配方(%)

表2 化學(xué)成分

表3 燒成參數(shù)表

這是本廠根據(jù)試驗(yàn)得出最佳巖板的配方結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)燒成溫度，窯長(zhǎng)264.6m、內(nèi)寬2.35m。整體配方設(shè)計(jì)就是高溫慢燒，形成更多的莫來(lái)石晶體，提升巖板的機(jī)械強(qiáng)度和切割性能。根據(jù)長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)驗(yàn)證大規(guī)格巖板要嚴(yán)格控制燒結(jié)度，燒結(jié)度不夠，產(chǎn)生切割裂風(fēng)險(xiǎn)很大，寧可過(guò)燒一點(diǎn)；選擇原材料鋁含量必須要高、游離硅要少，同時(shí)需要合理調(diào)整坯體配方中的硅鋁和鉀鈉比。

2.2 坯釉膨脹系數(shù)

很多廠家剛生產(chǎn)大規(guī)格巖板都會(huì)忽視這點(diǎn)，由于面積太大和磚重，磚平鋪在線架上過(guò)平整度檢測(cè)儀檢測(cè)時(shí)，哪怕實(shí)際磚形很拱，檢測(cè)數(shù)據(jù)也是整體磚形很直、微翹。坯釉膨脹系數(shù)不匹配會(huì)導(dǎo)致抗熱震裂以及切割裂，當(dāng)出現(xiàn)此類切割裂時(shí)，可單獨(dú)燒光坯、光坯+面、光坯+拋釉和成品磚一起試切，可以發(fā)現(xiàn)磚形很拱時(shí)（圖1），切割裂（圖2）出現(xiàn)的概率明顯增大。個(gè)人建議坯釉膨脹系數(shù)差最好控制在10以內(nèi)。特別注意一點(diǎn)，不可按燒小磚的方式調(diào)整急冷底面風(fēng)管開度來(lái)調(diào)整平整度，避免底面風(fēng)管開度相差很大。

圖1 目測(cè)磚型

圖2 切割裂口

2.3 窯爐燒成曲線

燒成影響切割裂主要為成品燒結(jié)度和冷卻段晶型轉(zhuǎn)換。

2.3.1 燒結(jié)度

燒結(jié)度即吸水率，盡量低吸水率，本廠控制≤0.035%，當(dāng)配方中選用高溫料和低溫料調(diào)試燒成溫度時(shí)，特別注意高溫料使用比例，高溫料比例越高，吸水率應(yīng)控制在更小范圍；當(dāng)生產(chǎn)色坯時(shí)，要考慮使用坯用色料的溫度，燒成溫度要做適當(dāng)升溫降溫調(diào)整。

2.3.2 冷卻段

晶型轉(zhuǎn)變時(shí)的體積膨脹能形成張應(yīng)力，并且體積膨脹越多，產(chǎn)生的張應(yīng)力就越大，切割第一刀裂的概率就越大。當(dāng)石英在573℃發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變時(shí)在這個(gè)溫度附近就要慢速升溫和冷卻，延長(zhǎng)坯體在573℃石英晶型轉(zhuǎn)換的區(qū)間、時(shí)間，尾冷低溫?zé)犸L(fēng)冷卻，使273℃石英晶型轉(zhuǎn)化點(diǎn)緩慢均勻、完全釋放磚坯內(nèi)應(yīng)力。不同厚度產(chǎn)品，蓄熱能力不同，冷卻溫度也應(yīng)不同，厚磚冷卻溫度應(yīng)比薄磚要低50-100℃；當(dāng)生產(chǎn)色坯黑色產(chǎn)品時(shí)，也要考慮黑色產(chǎn)品吸熱多特性做適當(dāng)調(diào)整。如果是從普通拋釉窯爐技改生產(chǎn)大規(guī)格巖板的窯爐，要特別關(guān)注急冷中后段、熱交換區(qū)等增加適量的補(bǔ)溫?zé)?，緩冷區(qū)用蓄熱多、比熱容大的保溫材料，緩冷區(qū)間接冷卻、分組控制、支管縱向均衡布局等，建議多去行業(yè)生產(chǎn)巖板比較好的廠家去溝通學(xué)習(xí)。如（表4）是不同厚度的冷卻段溫度，也還在摸索在不出現(xiàn)有風(fēng)齊裂磚的前提下，嘗試?yán)^續(xù)開大抽口降低緩冷溫度。

表4 冷卻段溫度曲線（單位℃）

2.4 切割設(shè)備

簡(jiǎn)單介紹一下，后期開介加工巖板主要使用橋切機(jī)和超高壓水切割。超高壓水切割又稱“水刀”，它是將水經(jīng)過(guò)多次增壓后，通過(guò)一個(gè)極細(xì)的噴嘴噴出一道高速水線，對(duì)切割表面產(chǎn)生108～109Pa的壓強(qiáng)。根據(jù)一段時(shí)間現(xiàn)場(chǎng)切割跟蹤，切割路徑選擇也是比較重要的，因?yàn)閹r板內(nèi)部多多少少存在應(yīng)力，可以選擇從兩頭起刀先釋放一點(diǎn)內(nèi)部應(yīng)力，最后在中間位置切；或者可以設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單的斜角和彎角起刀，減緩整件磚第一刀所受的沖擊力，這個(gè)主要根據(jù)動(dòng)力學(xué)去判斷。還有就是切割設(shè)備底板的水平不均勻，大家都在摸索切割裂，一點(diǎn)點(diǎn)的細(xì)節(jié)都要關(guān)注。

圖3 橋切示意圖

圖4 水刀示意圖

2.5 其它

除了上述介紹的主要因素外，當(dāng)然也包括輥壓機(jī)磚坯的致密度、出窯口磚坯溫度、是否有暗裂等等。發(fā)現(xiàn)切割裂、解決切割裂，但更重要的是如何預(yù)防批量切割裂產(chǎn)品產(chǎn)生也是很重要的管理。大規(guī)格巖板產(chǎn)能很低，如生產(chǎn)1200mm×3600mm×15mm規(guī)格厚度時(shí)，每天就600—800件的產(chǎn)能，如何利用窯尾半成品缺陷磚試切切割裂是對(duì)生產(chǎn)成本控制很重要的細(xì)節(jié)管理。

3 結(jié)語(yǔ)

大規(guī)格巖板切割裂目前依然是陶瓷行業(yè)的棘手問(wèn)題，目前也只是一些大廠在批量生產(chǎn)，這是坯、釉、窯爐等所有環(huán)節(jié)都要考慮的綜合性技術(shù)難點(diǎn)，要有很強(qiáng)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)和生產(chǎn)管理團(tuán)隊(duì)一起攻克解決的問(wèn)題。摸索本廠生產(chǎn)出現(xiàn)的問(wèn)題經(jīng)驗(yàn)以及和陶瓷行業(yè)同仁探討研究是大家少走彎路的途徑。