摘要
本文主要針對(duì)瓷質(zhì)釉面磚生產(chǎn)常出現(xiàn)的輥棒痕缺陷進(jìn)行分析,，從坯,、釉和燒成三方面找出控制點(diǎn)和調(diào)整方向以達(dá)到指導(dǎo)生產(chǎn)的目的。
關(guān)鍵詞 輥棒痕 坯釉適應(yīng)性 燒成制度 化學(xué)組成
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摘要 本文主要針對(duì)瓷質(zhì)釉面磚生產(chǎn)常出現(xiàn)的輥棒痕缺陷進(jìn)行分析,，從坯,、釉和燒成三方面找出控制點(diǎn)和調(diào)整方向以達(dá)到指導(dǎo)生產(chǎn)的目的。 關(guān)鍵詞 輥棒痕 坯釉適應(yīng)性 燒成制度 化學(xué)組成 一,、引言 陶瓷磚的燒成是有液相參與的燒結(jié)過程,，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)這種變化超過一定范圍就會(huì)成為缺陷或痕跡留在制品上,，使磚坯變形。 所謂輥棒紋就是在瓷磚表面形成的與輥棒方向平行的波浪紋變形現(xiàn)象,，它一般出現(xiàn)在距磚邊緣5～8cm處,，是因?yàn)榇纱u在燒成過程中高溫下局部受輥棒的阻力作用而產(chǎn)生的輕微變形引起的缺陷。該缺陷在瓷質(zhì)磚產(chǎn)品中表現(xiàn)得更加明顯,，更為突出,。它與坯體的高溫抗變形能力、坯釉膨脹系數(shù)的匹配狀況,、施釉方法,、燒成制度等有較大關(guān)系。本文從坯,、釉和燒成三方面進(jìn)行實(shí)驗(yàn),、分析對(duì)輥棒紋產(chǎn)生的影響因素，從而找出控制點(diǎn)和調(diào)整方向以提高生產(chǎn)優(yōu)等率,。 二,、坯體對(duì)輥棒紋的影響 1 、 化學(xué)組成對(duì)輥棒紋的影響 1） Al2O3 氧化鋁（主要來源于粘土）含量高,，莫來石形成量多,，坯體抗變形的能力好。在坯體中鉀,、鈉含量一定的情況下,，氧化硅降低高溫粘度，氧化鋁則會(huì)提高高溫粘度,。一般來說,，一定溫度下坯體配方中氧化鋁含量應(yīng)盡量高，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。 2 ） K2O/Na2O 氧化鉀,、鈉（主要來源于鉀,、鈉長(zhǎng)石和砂、石粉）作為助熔劑其含量多則變形大；其中鈉長(zhǎng)石始熔點(diǎn)低（約1120℃）,，坯體高溫粘度小且隨溫度變化快,，燒成范圍窄，變形傾向大,。以鉀長(zhǎng)石為主的玻璃相則熔體高溫粘度大,，并且粘度隨溫度變化速率小，熔融范圍寬,，使陶瓷制品在高溫下不容易變形,。一般來說，坯體配方中K2O與Na2O的比例,，最好控制在1:0.8～1:1.2的范圍之內(nèi),。 3 ） CaO/MgO 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；坯體中滑石加入量雖少但引起的變形程度較鉀,、鈉要大得多,。 2 、粘土原料的影響 坯料中粘土類原料在高溫下生成穩(wěn)定的結(jié)晶相——莫來石,，交錯(cuò)貫穿在瓷胎中,，構(gòu)成骨架，提高制品的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性,，其種類,、結(jié)晶程度與變形密切相關(guān)。黑,、白泥屬于高嶺石類粘土，結(jié)晶程度比較好的高嶺石類粘土抵御變形的能力較強(qiáng),；而結(jié)晶程度差,、晶形發(fā)育不完全的粘土類原料和微晶高嶺石類粘土容易變形。在坯料配方中要注意黑泥對(duì)磚形的影響,，尤其是氧化鋁含量高但顆粒細(xì),、腐殖質(zhì)含量多的種類。此種黑泥結(jié)晶程度差,，其變形量將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其鋁含量高抵抗變形的作用,，導(dǎo)致整磚有較大變形。 3 ,、 坯體泥漿顆粒級(jí)配的影響 球磨泥漿顆粒過細(xì),，顆粒級(jí)配不合理，將使粉料燒結(jié)溫度降低,，從而更容易變形,。 4、 粉料的容重和顆粒級(jí)配的影響 粉料容重小、細(xì)顆粒多,，其填充密度小,，在壓機(jī)壓力一定的情況下，坯體致密度差容易變形,。影響粉料性能的主要因素之一是泥漿性能,泥漿流速差,、觸變大、不僅使球磨效率降低,同時(shí)粉料的容重小,、粉料流動(dòng)性不好,、顆粒強(qiáng)度低、壓縮比大,。 三 ,、釉料影響 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,。 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力,，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也?。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。 一般來說,，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K20,，排序如下： Li+ <Na+<K+<Pb2+<Cs+；堿土金屬氧化物對(duì)粘度的影響排序如下： Ca2+1.06 A°>Zn2+0.83A°>Mg2+0.78A°,。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。 一般釉中氧化鈉存在SiO2降低表面張力,，A12O3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 、 坯,、釉膨脹系數(shù)大小的影響 坯釉膨脹系數(shù)的大小反映坯釉適應(yīng)性是否良好,，坯釉適應(yīng)性是指熔融性能良好的釉，冷卻后于坯體緊密結(jié)合成完美的整體,。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,。 由于釉覆蓋著坯體并緊密成一體,，所以當(dāng)釉的膨脹系數(shù)低于坯時(shí)，釉比坯的收縮小,。釉除本身的收縮作用變形外,，還受到坯體收縮時(shí)所賦予的壓縮作用，使它處于受壓彈性形變,。反之,當(dāng)釉的膨脹系數(shù)大于坯時(shí),，釉受到拉伸作用，產(chǎn)生拉伸彈性形變,，使它處于張應(yīng)力狀態(tài)。具有壓應(yīng)力的釉機(jī)械強(qiáng)度好,，制品的熱穩(wěn)定性也隨之提高,，磚形整體偏凸；當(dāng)處于張應(yīng)力狀態(tài)時(shí)磚形整體偏凹,。一般陶瓷磚釉層是處于受壓狀態(tài),。 3、釉面平滑度與光澤度的影響 對(duì)于不同的產(chǎn)品其基礎(chǔ)釉有較大的差別,，就光澤度而言,，我們稱為很雅、比較雅、雅,；其釉面也有細(xì)膩,、比較細(xì)膩、粗糙之分,；在這種光澤的過渡中,，除了磚坯本身的變形外，較光澤的釉面借助光線反射表現(xiàn)出的光澤差異也比較大,；而比較雅的釉面對(duì)光澤反射明顯降低,；即很雅或粗糙的釉面輥棒痕的表現(xiàn)要輕微的多。 4 ,、施釉方法和釉層厚度的影響 對(duì)于不同的施釉方法,，淋釉產(chǎn)品較噴釉產(chǎn)品釉層厚度增加，釉層加厚使釉的壓應(yīng)力降低,、張應(yīng)力增加,、凸變形減小,；另外淋釉產(chǎn)品的釉層表面較噴釉產(chǎn)品細(xì)膩光滑,，光滑的生釉層有利于燒成后釉面光線的反射；所以淋釉產(chǎn)品輥棒痕比較嚴(yán)重比較確切的解釋應(yīng)該是細(xì)膩和光澤度較好的原因,。 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,，煅燒過程中釉組成改變的情況也不同,，一般情況下釉層厚度<0.3mm，釉組成的變化對(duì)釉應(yīng)力的影響比較明顯,。 薄釉層在煅燒是組分改變相應(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)釉與坯的種類不同，釉層對(duì)應(yīng)力的影響也不相同,。 E石代產(chǎn)品中淋釉較噴釉釉層相對(duì)較厚,，故對(duì)于同樣的配方和燒成制度的淋釉產(chǎn)品來說相對(duì)凸變形較小。 四,、燒成影響 1,、溫度的影響 磚形變化是在燒成過程中表現(xiàn)出來的，窯爐的溫度和壓力對(duì)變形構(gòu)成直接的影響,。 先回顧一下陶瓷制品的燒結(jié)過程： 1）從室溫-300℃ 為吸附水排除階段,，這一階段坯體強(qiáng)度和氣孔率增加而收縮較小,。對(duì)于非可塑性原料的坯體來說，會(huì)變得疏松多孔,強(qiáng)度降低,。 2）300-950℃ 分解與氧化階段,，有機(jī)物在350℃ 以上氧化,碳素在600℃以上氧化，粘土和含水礦物排除結(jié)晶水,、573℃石英晶形轉(zhuǎn)變,、坯料中的雜質(zhì)碳酸鹽分解產(chǎn)生CO2氣體,鐵的硫化物、硫酸鹽分解和氧化,950℃有少量低共熔物的出現(xiàn),。 3）970℃-最高燒成溫度,液相出現(xiàn)坯體進(jìn)入燒結(jié)階段,； 4）950℃ 以上硫酸鹽的分解、高價(jià)鐵還原與分解,由粘土礦物分解產(chǎn)生的無(wú)定形A12O3,、Si02在1100℃開始生成莫來石,，長(zhǎng)石在1170℃ 開始分解析出白榴石并有大量液相生成，液相促進(jìn)高嶺石分解形成莫來石,。由高嶺石分解形成粒狀和片狀一次莫來石,，由長(zhǎng)石熔體生成的針狀二次莫來石晶體。坯體進(jìn)入高溫區(qū)新相生成和并進(jìn)入燒結(jié),。 坯體在出現(xiàn)液相和進(jìn)入燒結(jié)的過程中,，液相的作用在于使晶體發(fā)生重結(jié)晶，另一方面由于其粘性和表面張力的作用將顆粒拉緊彼此粘結(jié)充填空隙,，坯體的氣孔率迅速降低,，坯體急劇收縮標(biāo)志著坯體瓷化燒結(jié)。 液相的粘度和液相量對(duì)燒結(jié)過程中的磚坯變形起著很大的影響作用,，液相的粘度除與配方的組成有關(guān)外,，燒成溫度越高、反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng),、液相的粘度越?。凰栽跓蛇^程中最高燒成溫度,、保溫時(shí)間對(duì)于磚坯的軟化變形十分關(guān)鍵,。 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。 2,、燒成制度影響 輥道窯作為陶瓷磚的現(xiàn)代燒成窯爐，通過輥道上下溫度,、壓力控制實(shí)現(xiàn)磚坯的燒結(jié)目的,。在燒成過程中,，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)致是窯內(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,、窯爐傳動(dòng)影響 輥棒直徑與間距、輥棒變形,、輥棒粘臟對(duì)整個(gè)窯爐傳動(dòng)有直接影響,，而這些也將影響磚坯在窯內(nèi)行走狀態(tài)，使之各點(diǎn)受力不均,，從而可能導(dǎo)致磚的變形,。 5輥棒痕作為一個(gè)專題，我們通過不同窯爐,、不同釉料,、不同釉層厚度、不同壓機(jī)以及模具的膠膜厚度不同的對(duì)比試驗(yàn),，說明了上述因素的影響的確不同程度的存在,，并且確認(rèn)通過窯爐的調(diào)整去適應(yīng)各種變化,。如何減少這些因素的影響并減少窯爐的調(diào)整，要靠工藝基礎(chǔ)的加 五,、關(guān)于輥棒痕的分析 輥棒痕作為一個(gè)專題,，我們通過不同窯爐、不同釉料,、不同釉層厚度,、不同壓機(jī)以及模具的膠膜厚度不同的對(duì)比試驗(yàn)，說明了上述因素的影響的確不同程度的存在,，并且確認(rèn)通過窯爐的調(diào)整去適應(yīng)各種變化,。如何減少這些因素的影響并減少窯爐的調(diào)整，要靠工藝基礎(chǔ)的加強(qiáng)和工藝與窯爐之間的配合和有效的溝通與互動(dòng),，以減少缺陷產(chǎn)生和快速解決,。 1、從坯的性能方面 坯料中的氧化鋁含量要高,，熔劑成分中氧化鈉要低,，由滑石引入的氧化鎂盡量少，含氧化鈣的原料要控制,，同時(shí)粘土原料中要控制有機(jī)物含量高和結(jié)晶程度差的黑泥的加入,，以提高坯料高溫下抵抗變形的能力。 2,、從釉的性能方面 釉的始熔溫度高有利于窯爐下溫的提高,，利于坯體氧化還原反應(yīng)和氣體的排除，同時(shí)始熔溫度高的釉高溫粘度,、表面張力也大,。有試驗(yàn)表明：在釉配方中28%的鉀長(zhǎng)石調(diào)整為鉀、鈉長(zhǎng)石各14%,，前者的凹變形較明顯大于后者,，這樣鈉長(zhǎng)石加大膨脹系數(shù)使坯體凹變形的作用變得次要，釉的粘度與表面張力的作用更加明顯,；這說明在磚形的凹凸變化方面,，粘度的作用可能大于膨脹系數(shù)的影響。前者表現(xiàn)為在燒成過程中高溫狀態(tài)下的釉的性能,，而后者更多的是表現(xiàn)在燒成后坯釉結(jié)合的適應(yīng)性,。 對(duì)于不同的產(chǎn)品其基礎(chǔ)釉有較大的差別，就光澤度而言,，我們稱為很雅,、比較雅、雅；其釉面也有細(xì)膩,、比較細(xì)膩,、粗糙之分；在這種光澤的過渡中,，除了磚坯本身的變形外，較光澤的釉面借助光線反射表現(xiàn)出的光澤差異也比較大,；而比較雅的釉面對(duì)光澤反射明顯降低,；即很雅或粗糙的釉面輥棒痕的表現(xiàn)要輕微的多。所以有時(shí)為解決輥棒痕在釉中加入A12O3或減少石英,，用于降低光澤反射在視覺上的差異,。對(duì)輥棒痕來說減少光線反射在對(duì)板時(shí)盡量使釉面偏雅一些有一定的道理。 3,、對(duì)于不同的施釉工藝 淋釉產(chǎn)品較噴釉產(chǎn)品釉層厚度增加,，釉層加厚使釉的壓應(yīng)力降低、張應(yīng)力增加,、凸變形減?。涣硗饬苡援a(chǎn)品的釉層表面較噴釉產(chǎn)品細(xì)膩光滑,，光滑的生釉層有利于燒成后釉面光線的反射,；所以淋釉產(chǎn)品輥棒痕比較嚴(yán)重比較確切的解釋應(yīng)該是細(xì)膩和光澤度較好的原因。 4,、在工藝基礎(chǔ)方面 ⑴坯料中氧化鋁含量要適當(dāng)?shù)奶岣吲c穩(wěn)定,； ⑵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,。 5、在燒成制度方面 （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,。 除了最高燒成溫度和保溫時(shí)間外,，中高溫度區(qū)同一截面上下溫差大小是關(guān)鍵控制點(diǎn)：參照坯、釉開始出現(xiàn)收縮時(shí)的溫度,，應(yīng)適當(dāng)降低底溫,、提高面溫；減少坯體上下表面與內(nèi)部熱反應(yīng)差異,，提高窯內(nèi)氣體流動(dòng)速度,，即適當(dāng)增加負(fù)壓,，加快坯體的傳熱速率。同時(shí)該區(qū)段升溫要避免溫度過高或過低的波動(dòng),，一旦變形出現(xiàn)或恢復(fù)平直,，出窯后就會(huì)形成明顯或不明顯的痕跡；而對(duì)于已經(jīng)出現(xiàn)凸變形的磚坯,，通過提高上溫或延長(zhǎng)上溫的保溫時(shí)間只能使變形更加明顯,。 加強(qiáng)基礎(chǔ)檢測(cè)對(duì)生產(chǎn)的指導(dǎo)作用,利用檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)變化因素,并用于生產(chǎn)過程中的調(diào)整。 |
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