戴鐵建　龔　暉

摘要本文介紹了兩種不同釉面效果(平滑釉面與防滑釉面)的炻質(zhì)仿古磚在同一輥道窯空間內(nèi)燒成的工藝。文中從釉料配方、燒成制度的角度分析,解釋了如何使這兩種不同的產(chǎn)品在混燒時(shí)能滿足磚型平整度、尺寸偏差以及產(chǎn)品綜合性能的原因。

關(guān)鍵詞平滑釉面效果,防滑釉面效果,小規(guī)格炻質(zhì)仿古磚,混燒,磚型平整度

1 前 言

小規(guī)格炻質(zhì)仿古磚產(chǎn)品(本文泛指400mm×400mm以下規(guī)格)的模具規(guī)格、圖案、花紋各異,產(chǎn)品種類繁多。受國(guó)際金融風(fēng)暴的影響,高檔產(chǎn)品市場(chǎng)受到不少?zèng)_擊。小規(guī)格炻質(zhì)仿古磚以其飽蘊(yùn)文化內(nèi)涵的個(gè)性、隨意獨(dú)特的裝飾風(fēng)格和相對(duì)低廉的產(chǎn)品價(jià)格,以及其低能耗的優(yōu)勢(shì),顯示出廣闊的市場(chǎng)前景。為了使國(guó)內(nèi)廣大客戶能夠及時(shí)、快捷地訂購(gòu)到所需規(guī)格的仿古磚產(chǎn)品,經(jīng)多臺(tái)壓機(jī)成形、多條釉線裝飾(噴釉、灑點(diǎn)、磨釉、印花、噴云彩等)后,放進(jìn)同一條窯爐同時(shí)燒成的工藝流程成為目前的所需。

如何保證不同釉面效果的產(chǎn)品在同一窯爐內(nèi)同時(shí)生產(chǎn)時(shí)的平直度、尺寸偏差(±1mm內(nèi))和釉面性能等均符合相關(guān)產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo),具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文以某廠低溫快燒下耐磨、耐污、光滑、光澤等各項(xiàng)性能指標(biāo)均合格的2#平滑釉面配方為基礎(chǔ),采用三角配料法,適當(dāng)提高釉面高溫粘度和熱膨脹系數(shù),在1165～1175℃的低溫快燒工藝下,設(shè)計(jì)出能與2#平滑釉面同時(shí)匹配生產(chǎn)的防滑釉面配方,而且釉面性能穩(wěn)定,耐磨、防滑、不吸污。

2實(shí) 驗(yàn)

(1) 原料:本實(shí)驗(yàn)采用生產(chǎn)性常規(guī)原料,包括鈉長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石灰石、滑石、氣刀土、氧化鋁、氧化鋅(含量為95%)、乳濁熔塊、硅酸鋯(ZrO₂含量64%) 等。各種原料的化學(xué)組成見表1。

(2) 以2#平滑釉面配方為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)出3#、4#防滑釉面配方,見表2。

(3) 以2#、3#、4# 配方計(jì)算其化學(xué)成分,見表3。

(4) 工藝參數(shù):2#、3#、4# 配方均按以下同一工藝參數(shù)操作:釉漿比重:1.62g/cm³;細(xì)度:250目篩余0.1～0.15%;釉量:每片300mm×300mm磚噴53g;燒成溫度:1160～1175℃;燒成周期:22～24min(窯爐長(zhǎng):120m)

3釉面配方調(diào)整的理論分析

3.1 釉料化學(xué)成份的含量對(duì)釉膨脹系數(shù)與磚型的影響

有研究表明,坯釉膨脹系數(shù)的關(guān)系為:一般坯>釉時(shí),產(chǎn)品傾向下彎變形;坯<釉時(shí),產(chǎn)品傾向上翹變形,原則上以坯略大于釉為佳,一般差值為1～1.4×10^-6℃^-1。

(1) SiO₂與Al₂O₃的影響:理論上講,釉熱膨脹系數(shù)的大小,與釉中離子間鍵力的大小密切相關(guān),化學(xué)鍵力越大,膨脹系數(shù)越小;化學(xué)鍵力越小,膨脹系數(shù)就越大。而SiO₂是網(wǎng)絡(luò)四面體,具有化學(xué)鍵力較大的Si-O鍵,故增加SiO₂含量會(huì)使釉的玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)緊密,松馳空間變小,熱膨脹系數(shù)變小。SiO₂、Al₂O₃都能提高釉的高溫粘度、硬度以及其化學(xué)穩(wěn)定性,但加入過(guò)多會(huì)明顯降低釉的膨脹系數(shù),對(duì)克服下彎角變形不利,故4#防滑釉面配方僅通過(guò)增加由鉀長(zhǎng)石來(lái)適量加入。

(2) K₂O與Na₂O的影響:K₂O、Na₂O都是強(qiáng)熔劑,在釉熔融過(guò)程中均能顯著降低釉的熔融溫度和粘度,同時(shí)增加釉的膨脹系數(shù),有利于克服下彎角變形,但過(guò)量使用會(huì)降低釉面彈性和抗折強(qiáng)度,引起釉面開裂,4#配方通過(guò)增加鉀長(zhǎng)石的量來(lái)適量加入K₂O。

(3) CaO與MgO的影響:CaO與MgO的作用相類似,都能在高溫下提供游離氧,降低熔體粘度,起助熔作用,但MgO的作用程度弱于CaO;CaO與MgO可同時(shí)改善釉的熱穩(wěn)定性,有利于克服下彎角變形,故4#防滑釉面配方中以定量的MgO代替CaO,釉料即呈高溫走向,這會(huì)導(dǎo)致釉熔體中石英在長(zhǎng)石玻璃中熔解量相對(duì)降低而使熔體熱膨脹系數(shù)提高,有利于克服下彎角變形。

3.2 工藝控制方面對(duì)釉熱膨脹系數(shù)與磚型的影響

(1) 釉漿細(xì)度的影響:原則上釉漿越細(xì),膨脹系數(shù)會(huì)越大;基于此理論,將2#滑面細(xì)度設(shè)計(jì)為靠上弦0.15%(250目),同時(shí)將4#防滑面細(xì)度設(shè)計(jì)為偏下弦0.1%(250目篩余)。

(2) 釉面厚度對(duì)磚型的影響:

一般情況下,我們?cè)谏a(chǎn)中會(huì)將變形幅度大的產(chǎn)品的釉量在保證釉面對(duì)坯體有足夠遮蓋力的前提下適量減少,也可收到明顯效果。

(3) 熔塊選擇的影響:熔塊的質(zhì)量波動(dòng)與選擇熔塊的恰當(dāng)與否也很重要。為了匹配2#平滑釉面產(chǎn)品,在4#防滑釉面配方中應(yīng)加入一種始熔點(diǎn)較高、熱膨脹系數(shù)相對(duì)較大些的乳濁熔塊。

3.3 燒成制度對(duì)產(chǎn)品平整度的影響

(1) 前溫階段的影響:

前溫階段的550～600℃之間,有α-石英與β-石英相變,及以粘土礦物脫水為特征的熱膨脹系數(shù)變化,此階段應(yīng)盡可能保證幾個(gè)品種的相對(duì)平直度(不可太翹,也不可太彎)。一般此階段坯體下彎、產(chǎn)品形狀呈上凸時(shí),應(yīng)采取降低輥道上面溫度或提高輥道下面溫度的辦法;反之則采用相反的措施處理。

(2) 中溫階段的影響:

中溫階段時(shí),一方面氧化分解反應(yīng)還在進(jìn)行,另一方面1020℃左右時(shí)釉面開始產(chǎn)生液相,要保證在液相完全封閉前氧化分解反應(yīng)完成。

(3) 高溫階段的影響:

高溫階段,特別是高火保溫階段,對(duì)于燒成帶最后2組槍的控制顯得非常重要。一般如尺寸偏大的下彎變形,應(yīng)采取升高此區(qū)間上部溫度5～10℃或更多的方法;如尺寸偏小的下彎變形,可采取降低下部溫度5～10℃或更多的方法;如尺寸合格的下彎變形,宜采取升高上部5～10℃并對(duì)等降低輥道下部溫度的辦法。

(4) 冷卻階段的影響:

小規(guī)格釉面仿古磚產(chǎn)品一般以無(wú)光、半無(wú)光為主,快速冷卻抑制晶粒變大,會(huì)使釉面有偏光走向;對(duì)于磚型方面,必要時(shí)在此區(qū)間也可通過(guò)調(diào)整上下風(fēng)管的開度來(lái)調(diào)節(jié)產(chǎn)品的平整度,一般產(chǎn)品下彎時(shí),采取關(guān)小上風(fēng)管各支閘、開大下風(fēng)管各支閘的辦法來(lái)調(diào)節(jié),反之也一樣。

4實(shí)驗(yàn)結(jié)果

將2#、3#、4#釉料配方產(chǎn)品試燒,進(jìn)行產(chǎn)品性能測(cè)定:

(1) 熱穩(wěn)定性:將2#、3#、4#釉料配方產(chǎn)品放入150℃的烘箱加熱10min,立即置于20℃冷水中冷卻,循環(huán)3次無(wú)裂紋;

(2)釉的線膨脹系數(shù):按GB/T3810.8-1999idt ISO1054-8:19994的試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定;

(3) 2#、4#配方的釉表面質(zhì)量、尺寸偏差、平整度均符合釉面磚國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4100.5-1999相關(guān)要求,3#配方產(chǎn)品試燒中下彎角嚴(yán)重超標(biāo)。

經(jīng)過(guò)1160～1175℃快速燒成后,2#、4#配方燒成后呈現(xiàn)兩種不同的釉面效果,磚坯平直度、尺寸偏差均能滿足客戶要求?；鞜に嚨膶?shí)現(xiàn),有效地緩解了仿古磚生產(chǎn)與排產(chǎn)緊張的矛盾,實(shí)現(xiàn)了一窯多線的生產(chǎn),為企業(yè)帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

5結(jié) 論

兩種不同釉面效果的小規(guī)格炻質(zhì)仿古磚的混燒工藝是一個(gè)系統(tǒng)工程。在2#平滑釉面的配方上采取適當(dāng)提高防滑釉面效果的高溫粘度的配方,以保證其防滑釉面的效果,但又不至于產(chǎn)生生燒釉面;同時(shí),適當(dāng)提高防滑釉面的膨脹系數(shù),以克服其拱形下彎的趨勢(shì),使之與平滑釉面產(chǎn)品的磚型相匹配,取得了良好的效果。

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