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        陶瓷墻地磚常見缺陷分析*

        2015-11-26 09:44:22
        陶瓷 2015年4期
        關(guān)鍵詞:窯爐坯體粉料

        劉 暢

        (佛山石灣鷹牌陶瓷有限公司 廣東 佛山 528000)

        前言

        在陶瓷生產(chǎn)過程中,從原料、配方、球磨、制粉、成形、燒成到磨邊倒角等,各個工序均會產(chǎn)生不同的缺陷。結(jié)合實踐,筆者就常見的幾種缺陷進行分析和探討,供陶瓷企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)人員借鑒參考。

        1 夾層

        夾層(分層)是坯體內(nèi)部有層片狀空隙或分層現(xiàn)象。夾層的產(chǎn)生主要是在粉料制備和壓磚機成形工序。

        1.1 粉料原因分析

        1)坯體中使用的軟質(zhì)粘土量過多不利于成形排氣。在保證坯體有一定強度的情況下,減少軟質(zhì)粘土的用量。

        2)粉料的含水率太高或太低,都會造成磚坯成形時排氣不順暢。粉料的含水率一般控制在4%~7.5%,含水率的大小要根據(jù)實際的需要及生產(chǎn)磚的類別不同而定,針對不同的磚坯,要設(shè)定合理的控制參數(shù)。且粉料要有足夠的陳腐均化時間,一般需要陳腐2~3 d,使粉料的水分均勻。

        3)粉料的顆粒級配不合理。粉料中超細粉粒過多,導致粉料透氣性差,在成形壓制過程中因排氣困難而阻礙了氣體的逸出,從而造成坯體夾層。粉料的顆粒級配一般用震動篩進行分析檢測,不同種類的磚最佳的顆粒級配見表1。

        表1 不同種類的磚粉料壓制成形的最佳顆粒級配表

        1.2 壓磚機原因分析

        壓磚機施壓過急或磨具配合不當,導致粉料中的氣體不能排出,產(chǎn)生坯體夾層??梢赃m當調(diào)整壓磚機的沖壓頻率和施壓制度,以適應(yīng)粉料的性能;同時改善上下磨具的配合度,磨具的安裝和調(diào)試精度都應(yīng)在規(guī)定的范圍內(nèi)。

        2 變形

        2.1 膨脹系數(shù)不匹配

        坯釉膨脹系數(shù)、底面料膨脹系數(shù)不匹配。調(diào)整配方,使坯體的膨脹系數(shù)略大于釉的膨脹系數(shù),底料的膨脹系數(shù)等于或略大于面料的膨脹系數(shù),使得產(chǎn)品面層處于壓應(yīng)力狀態(tài)。

        2.2 配方不合理

        針對仿古磚和全拋釉磚的變形,若鋁含量太低,而硅含量又偏高,即Si∶Al偏高,生成的玻璃相必然增多,晶相相對減少,增大產(chǎn)品變形的可能性。在陶瓷行業(yè),要合理調(diào)整硅鋁比例,一般仿古磚鋁含量不能低于17%,全拋釉的鋁含量不能低于20.5%,且配方中的K∶Na的比例最好控制在2∶1~1∶1之間。

        2.3 坯體中的可塑性原料用量過多

        需要減少坯料配方中可塑性原料粘土、泥料的用料,以降低坯體的收縮率。一般情況下,吸水率<0.5%的瓷質(zhì)磚,總的收縮率控制在9%以內(nèi);吸水率在3%~6%的細炻磚,總的收縮率控制在6%以下;二次燒成釉面磚控制在0.6%以下;一次燒成釉面磚控制在1.0%以下。

        2.4 窯爐的影響

        出窯的磚太拱時,主要是窯爐底、面溫差大,最直接的辦法就是適當?shù)靥岣邿筛邷貐^(qū)的面溫。

        2.5 非規(guī)律性變形

        產(chǎn)品非規(guī)律性變形經(jīng)常出現(xiàn),主要是窯爐燒成工序,并且伴隨著其它許多問題出現(xiàn),比如一排磚色差嚴重,尺碼、吸水率變化較大。其根本原因是:

        1)產(chǎn)品在燒成時受熱不均勻,產(chǎn)生不均勻的內(nèi)應(yīng)力,從而產(chǎn)生變形。

        2)同一件磚的不同部位吸水率不同,導致后期吸水膨脹不同,產(chǎn)生不同的應(yīng)力,隨著時間的延長,出現(xiàn)產(chǎn)品后期變形的現(xiàn)象。解決方案:調(diào)整燒成溫度,使產(chǎn)品吸水率控制在一定范圍內(nèi),比如,拋光磚的吸水率控制在0.08%以內(nèi),磚坯邊角和中間的吸水率的差值應(yīng)該≤0.03%,且磚泡水后的磚形反彈變化≤0.3%;同時把窯爐燒嘴襯磚平直度、水平度進行檢測和更換,以便使窯內(nèi)溫度均勻。

        2.6 壓機導致的邊部上凸、下凹變形

        主要是磚邊部坯體的上、中、下層的吸水率不均勻所致,要從壓磚機處調(diào)整。這種變形,一般是比較有規(guī)律的,壓磚機的某邊部壓力不夠,導致上下層和中層的致密度相差太大。

        3 黑心、黑斑

        陶瓷產(chǎn)品的黑心是指坯體在燒成的過程中,有機物、硫化物、碳化物等因氧化不足而生成碳粒和鐵質(zhì)的還原物,致使坯體中間呈現(xiàn)黑色或者黑色的夾心,黑心缺陷會影響產(chǎn)品的強度、吸水率和色澤等性能指標。產(chǎn)生黑心的關(guān)鍵是有機物、硫化物、碳化物等氧化不夠充分。燒制過程中的氧化反應(yīng)如下:

        在此階段如果氧化氣氛不足,有機物的分解和上述的氧化反應(yīng)就無法完全地進行,未完成氧化的C、FeS2和FeO等過多地殘留積聚在坯體內(nèi)而使坯體呈黑色、灰色、黃色。在實際生產(chǎn)中要消除產(chǎn)品黑心,須在600~650℃使有機物開始燃燒,在300~850℃讓有機物、鐵化合物和碳充分氧化,也就是說,應(yīng)在預熱帶保證足夠的氧化氣氛。另外,在燒成的低溫階段,煙氣中的CO會被分解,形成2CO2C↓+O2↑的反應(yīng),這一分解在800℃以上時會比較明顯,而在800℃以下時,有一定催化劑的情況下反映也很明顯(游離態(tài)的FeO就是很好的催化劑)。如果在低溫階段窯內(nèi)的氧化氣氛不足,且存在還原氣氛的情況下,由于在還原氣氛中存在FeO,因此會與CO激烈反應(yīng)而析出C。在低溫階段由于坯體的氣孔率較高,析出的C很容易被吸附在坯體氣孔的表面而形成黑斑缺陷。

        4 色差

        色差是指產(chǎn)品間的白度差異、顏色差異,主要表現(xiàn)在磚的表面顏色不均勻或底色不一。根據(jù)生產(chǎn)實際情況可將色差分為批量和批量之間的色差;同一批產(chǎn)品的色差;同一塊磚表面不同部位的色差。

        4.1 色差產(chǎn)生的原因

        1)原料成分波動,著色離子含量變化。

        2)配料系統(tǒng)精度不高,操作不當。

        3)泥漿性能控制不穩(wěn)定。

        4)噴霧干燥的粉料顆粒粗細不均勻,水分不均勻。

        5)布料不均勻,壓磚機壓力變化,生坯致密度不同。

        6)釉用原料不合適,釉漿性能波動,施釉量不當。

        7)燒成制度控制不好,窯爐波動,燒成氣氛變化,窯爐溫差大,最高燒成溫度控制不當。

        4.2 解決方法

        1)控制原材料配料精度,使配方相對穩(wěn)定;

        2)調(diào)整、調(diào)校配料系統(tǒng),嚴格按照要求操作;

        3)嚴格制泥、制釉工藝要求,加強除鐵;

        4)成形時保證加壓制度的相對穩(wěn)定,嚴禁隨意操作,必要時根據(jù)粉料性能適當調(diào)整壓制參數(shù);

        5)嚴格窯爐操作規(guī)程,確保燒成曲線的實施。

        5 結(jié)語

        陶瓷產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中,缺陷的產(chǎn)生在所難免,為了提高產(chǎn)品的優(yōu)等品率,我們要從源頭抓起,對原料成分、配方、粉料配級、產(chǎn)品的壓制、燒成、磨邊倒角各個工序都要嚴格把控,做到事前預防事后分析杜絕。

        1 盛厚興,同繼鋒主編.現(xiàn)代建筑衛(wèi)生陶瓷工程師手冊(第1版).北京:中國建材工業(yè)出版社,1998

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