陶瓷干燥与烧成技术-陶瓷干燥与烧成技术

2023-10-11 理论教育版权反馈

【摘要】：故出现产品缺陷应进行全面分析。气氛控制不当也会造成产品缺陷。如窑内筑窑材料使用时间过长，产生粉化、脱落，可能导致产品产生落脏等缺陷。现只就墙地砖辊道窑日常烧成产品部分缺陷做出分析，并针对性地介绍克服方法。一般陶瓷釉面砖的形状要求是略呈向上凸起，所以，在窑内加热段最后烧成阶段应使辊下温度略高于辊上温度。

陶瓷墙地砖烧成时出现产品缺陷，除了和窑炉结构有关以及烧成过程控制不当外，也和烧成前段各工序的生产过程有关，如原料的性能、工艺参数、工艺过程（如机械成型）等。故出现产品缺陷应进行全面分析。若仅从烧成角度出发，造成产品烧成缺陷主要有以下因素：

（1）温差。这里的温差主要指窑内横截面上、下温差和左、右温差。窑内温差是客观存在的，原因较为复杂，具体问题应具体分析。

（2）气氛。主要指窑内烟气气氛。气氛控制不当也会造成产品缺陷。

（3）温度和气氛的配合。指某一温度区间和该温度区间的烟气气氛的配合，如：坯体在有机物的燃烧，碳酸盐分解等反应温度区间，应保证充足的氧化气氛，若此温度区间氧化不足，则这些反应进行缓慢，一旦温度升高，产品釉面液相形成，这些反应会继续进行，产生的气体冲出釉面，会造成针孔、坯泡等产品缺陷。

（4）其他。如窑内筑窑材料使用时间过长，产生粉化、脱落，可能导致产品产生落脏等缺陷。

现只就墙地砖辊道窑日常烧成产品部分缺陷做出分析，并针对性地介绍克服方法。

（一）变形和尺寸偏差

1.变形

（1）四角翘起变形

四角翘起，砖边呈平滑的弧形，一般长边弧度更大。变形情况如图5-1-39所示。

图5-1-39

产生的原因：如预热带后期在短时间内升温太快，则易产生这种缺陷，当辊上温度高于辊下温度时，砖上部先进行氧化分解反应，若上部反应太快，而砖下部没来得及反应，或下部反应太慢，便产生上翘；若辊上温度低于辊下，则相反产生下翘。

解决方法：氧化分解期升温慢一些。可调节预热带与烧成带间挡板，调节烧成带前部烧嘴温度等。

若砖的尺寸偏小：上翘则调低辊上温度；下翘则调低辊下温度。

若砖的尺寸偏大：上翘则调高辊下温度；下翘则调高辊上温度。

若砖的尺寸合适：则分别调高或调低辊棒上下温度，使温度均匀。

（2）波浪变形

如图5-1-40所示，砖坯产生波浪变形。

图5-1-40

产生原因：与（1）相似，生坯预热过程中，受热不均匀，辊上辊下温度交替变化太大造成。

解决方法：平缓升温，可适当添加单排下部烧嘴或调低预热与烧成带间挡板，减慢烟气流速，均匀预热带末期烧成带初期辊上、辊下温度。

（3）角部变形

砖坯只在四角向上或向下弯曲20mm～30mm，中间部分基本平整，如图5-1-41所示。

图5-1-41

产生原因：主要是由于烧成带最后辊上、辊下温差过大造成，辊上温度高于辊下温度是向上弯曲，辊下温度高于辊上温度则向下弯曲。

解决方法：向上弯曲时，若尺寸合适，则分别降低辊上温度和提高辊下温度2℃～5℃；若尺寸偏大，则提高辊下温度3℃～8℃；若尺寸偏小，则降低辊上温度3℃～8℃。向下弯曲时，解决方法与向上弯曲时相反。

（4）两边上翘或下翘

如图5-1-42所示，只在砖坯的两边70mm～80mm长度范围内产生上翘或下翘。

图5-1-42

产生原因：主要是烧成带前期（950℃～1100℃）辊上、辊下温差大造成的。辊上温度高于辊下温度是上翘，反之则下翘。

解决方法：与角部变形的解决方法相似。

以上各种变形产生的原因都与辊棒上下温差有关，只是不同的变形产生在窑内的位置不同。一般陶瓷釉面砖的形状要求是略呈向上凸起，所以，在窑内加热段最后烧成阶段应使辊下温度略高于辊上温度。由于几何压头的作用，烧成带辊上温度易高于辊下温度，所以在设置烧成温度时，为了减少上下温差，一般都将烧成带的前、中段辊下温度设置得比辊上高一些。

实际生产过程中，砖的变形原因比较复杂，可能是各种原因综合所致，一般情况下，每当产品出现变形，首先应检查烧嘴的火焰燃烧情况，然后按上述方法查找原因，再进行相应调整。

2.尺寸偏差

尺寸偏差产生的原因主要是由于窑内横断面方向温度不均匀造成，实际生产中常出现以下两种情况。

（1）两边大、中间小

如图5-1-43所示，窑炉两侧的砖比中间的砖大，而且边上的砖两条长边也不一样长。

图5-1-43

产生原因：窑内出现水平横向温差，长边处温度低，短边处温度高。产生原因：一是烧嘴的助燃风量过大，造成两侧局部温度偏低；二是有的窑烧成带前端呈负压，再加上密封不严，窑炉两侧漏入冷空气过多，使两侧温度偏低。

解决方法：调整好助燃风压。调节烧成带呈微正压，一般为20Pa～30Pa。同时，还应将辊棒与孔砖之间的间隙密封好。

（2）窑炉一侧砖大、一侧砖小

如图5-1-44所示，一般情况下都是有热电偶一侧的砖比较正常，而没有热电偶一侧的砖常出现偏大或偏小的现象。

图5-1-44(www.chuimin.cn)

产生原因：由于窑炉主要采用自动控制，其温度测量和控制要根据热电偶的测量值进行。而热电偶的布置大多采用交错布置，因此，无热电偶一侧温度会出现偏高或偏低情况。另外，烧嘴的燃烧强度不一致也会造成窑内水平横向温差，引起砖坯的尺寸偏差。

解决方法：根据砖坯的尺寸变化，手动调节无热电偶一侧烧嘴的燃气和助燃风球阀的开度，从而调节该处温度，并保持气氛不变，调好后就不要随意更改。若是烧嘴燃烧强度不一致，应维修或更换烧嘴。

（二）开裂

1.炸裂（四处开花）

产生原因：炸裂主要是由于砖坯入窑水分过多，窑头温度偏高，砖坯入窑后，水分受热急剧气化膨胀所致。特别是规格大的产品容易出现这种现象。

解决方法：降低窑头温度，减少砖坯入窑水分（一般应控制在0.5%以下）。另外，在窑前加装干燥段也是一个行之有效的办法。

2.开裂

（1）预热时开裂，如图5-1-45所示，自砖的周边至中心有锯齿状开裂，并有釉浸入裂缝现象。预热开裂又通常误以为是干燥开裂或运输过程中的震动破裂，预热开裂通常有以下特征：

①比机械震动所引起的裂纹要小，所以釉浸入裂缝也少；

②裂纹通常是在周边的中间，很少会靠近砖角；

③裂纹长度在30mm～40mm。

图5-1-45

产生原因：入窑时温度太高或进砖速度太快，辊下第一对烧嘴温度过高。

解决方法：降低窑头温度，调小或关闭预热带辊下第一对烧嘴。

（2）冷却时开裂

冷却时开裂，砖的裂缝较锋利。

产生原因：急冷风量太大，降温过低，砖内液相已固化，此时若温度变化大则易开裂。另外，若缓冷段降温过快，温差过大，由于石英晶型转化引起砖各个部位的体积变化不一致也会造成产品开裂。

解决办法：适当调高急冷末段温度值；减少缓冷段间接冷却风量，必要时可点燃缓冷段烧嘴，以免降温过快。

（三）和气氛控制不当有关的缺陷

1.黑心、黑点、气泡

黑心、黑点及气泡等缺陷如图5-1-46所示。黑心是严重的氧化反应不充分造成的，黑点则是相对较轻的氧化不足所造成的（原料中的杂质造成黑点在此不做讨论），气泡往往表现为坯体氧化反应过程时间太短或氧化不足，导致后期釉面液化封闭气体逸出通道而造成。必须清楚区别的是，氧化不透的气泡与砖坯过火的气泡不同，砖坯过火的气泡往往砖底面也可反映出来。

图5-1-46

这些缺陷一般产生于砖坯的氧化反应段即800℃～1050℃。多数情况下，黑心、黑点主要存在于一次烧成大规格抛光砖中，因为砖坯规格大（特别是600mm×600mm、800mm×800mm乃至800mm×1600mm），厚度大，成型压力高，所以砖坯的氧化反应进行较慢，在快速烧成情况下，氧化反应更不充分，这类缺陷更容易出现。黑心缺陷除存在于一次烧成地砖外，对于二次烧成墙砖（先高温素烧，后低温釉烧）也常见，虽然两次烧的墙砖规格小、成型压力低，但因其要求快速烧成（有的只有20几分钟），所以控制不好也会出现黑心缺陷。

在保证窑速不放慢的前提下克服黑心缺陷一般有如下方法：

（1）适当开大排烟总闸

增加排烟风机排烟能力，适当加快烟气的流动速度，来保证氧化温度段的氧化气氛。当然，开大排烟总闸会涉及零压位的变动，有可能导致产品变形、干燥裂等新的问题出现，这些必须综合考虑。

（2）增强850℃～1050℃区域氧化气氛

适当增加850℃～1050℃区域烧嘴的助燃空气量，使烧嘴燃烧火焰保持强氧化焰。由于烧嘴火焰的实际温度往往高于热电偶显示温度，可能导致砖坯缩短氧化时间而提前出现液相，这一点必须考虑。

2.色差

色差主要指单件制品的各部位或批量产品的每件呈色深浅不一、色调浓淡不均匀的现象。这类缺陷，影响因素较多，比如原材料、配方、成型乃至烧成。单就烧成而言，主要是窑内出现温差；其次是气氛的影响，其解决办法主要有：

（1）保持温度均匀且稳定，在窑速不变的情况下，温度均匀稳定，出砖颜色就统一了。

（2）气氛的控制，出现色差应加强氧化气氛，可针对性地对排烟、助燃、雾化、冷却、抽热、烧嘴火焰、挡板及挡墙等进行调节。

3.盐霜

盐霜是由于熔块中的钡或钙离子与烟气中的硫酸结合而在釉面形成一层薄薄的白色不透明沉淀，好像在釉面形成了一层水雾，故又称为“水雾”“水茫”。

盐霜形成的前提一是熔块组分中含有钡、钙等的盐类物质；二是窑内烟气中存在游离的硫离子，这些硫离子易与水蒸气反应生成偏硫酸，而硫酸极易在釉面始熔时与钡、钙离子反应形成盐霜。

选择含硫分低的燃料或采取脱硫装置来降低燃料中的硫含量可有效减少盐霜。另外，在烧成过程中特别是盐霜形成区段保持充足的氧化气氛，使硫离子充分和氧离子反应生成二氧化硫气体，排出窑外，这也是减少盐霜的重要方法。

4.烟熏

烟熏是指产品表面出现不同程度的灰黑色，严重影响产品外观。烟熏主要是燃料燃烧不完全，火焰出现较严重的还原焰并伴有黑烟，不完全燃烧产生的碳粒附着在产品熔融的釉面上而形成的。另外，烟气倒流进入冷却带也会产生产品烟熏。所以，保证氧化气氛，保持烧成带与冷却带间的压力平衡是减少烟熏的重要手段。

5.落脏

落脏，主要是窑顶耐火材料老化掉屑、急冷风管等氧化掉屑引起的。此外，烧嘴不完全燃烧或烧嘴火焰熄灭，产生碳粒子等侵入到砖面上也会导致落脏。所以，定期更换筑窑材料，加强窑炉设备的维护，保证燃烧氧化气氛等都可减少产品落脏。

总的来说，辊道窑的气氛控制对陶瓷墙地砖的质量影响很大，氧化气氛的控制方法主要是控制好烧嘴燃料量与助燃空气量的配比，其次要考虑排烟、漏入空气等对气氛的影响。氧化气氛的判断方法一是各烧嘴火焰应呈橘红色且火焰根部为淡蓝色；二是观察窑内清晰可见，窑尾至窑头从通道内一眼可以望穿。

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