仿古砖变形原因分析与对策

仿古砖变形原因分析与对策［转自陶城报］佛山市禅城区如是陶瓷技术服务部/瓷砖设计研发中心陈迪晴清远市简一陶瓷有限公司王伟刘华杨君之黄海发张伟扬1前言针对目前陶瓷行业仿古砖、抛光砖等瓷质砖产品变形情况，严重影响了产品质量，不利于国内销售和出口，瓷质砖后期变形一直是厂家的老大难问题。下面对生产中变形进行分类，并对几个主要原因进行详细的分析。按配方一烧成一磨边（抛光）的顺序进行阐述。其实，产生变形的根本原因是：由于生产中各方面的影响导致成品砖产生不均匀的内应力或外应力（机械应力），从而使形状发生变化。我们经常可以看到一些这样的变形情况：⑴出窑、磨边正常，但磨边后存放2〜3天产生许多不明原因的非规律变形；⑵出窑正常，磨边后发生不明原因的非规律变形；⑶出窑不正常，磨边正常，存放仓库5〜7天后发生不明原因的非规律变形；⑷出窑不正常，磨边不正常，存放仓库5〜7天后发生不明原因的非规律变形。我们如何去预防它、解决它？这便成了解决变形的关键。2、变形的分类变形种类很多，按形成原因分，可分为：一、配方引起的变形；二、烧成引起的变形；三、抛光、磨边引起的变形；四、机械变形。如按变形是否有规律，可分为规律变形和非规律变形，其主要与窑炉烧成有关。变形种类、原因分析与解决方案在下面一一介绍。3规律性变形1上凸变形3.1.1配方引起的变形1）釉料配方抛光砖不施釉，不存在坯釉膨胀系数不匹配引起的砖形变化。而仿古砖则存在这样的问题。其面釉膨胀系数正常情况下都能和坯体相适应；但做浅色、白砖（特别对白度有特殊要求的砖）时，由于其膨胀系数小，砖烧出来一般很拱。另外，有时由于效果需要（如凸釉等）釉料会调的很高温，膨胀系数很小，也存在这样的问题。2）坯体配方一般坯体配方影响主要是膨胀系数调的不合适导致砖形变化大。如果坯体膨胀系数大，则砖会很拱；反之，则会很翘。现在很多厂家，开始进的坯用泥沙料含铝量都很高，但是不稳定。而石粉则注意其含钾、钠量，经常可能会出现时高时低的情况。笔者曾在某厂遇到这样的情况，配方中一种石粉含钠量每车都不同，按常规方法一起取样，当时并未发现问题，生产后发现粉料不稳定。只要坯体膨胀系数一变，就会导致大量变形。我厂八月份就出现过这样的情况，其中一个石粉含铝量有所下降，含硅量和含钠量增加，导致的变形。具体如表（1）所示：含铝量太低，而含硅量又偏高，Si/AL偏大。生成的玻璃相必然增多，会融掉高温骨架物质，增加了变形的可能性；玻璃相过多，生成钠长石量增多，温度大大降低，会引起了大量变形；生成过多的钠长石，会产生钠长石玻璃相的后期水和膨胀作用，这也是引起瓷质砖后期变形的主要原因之一。在陶瓷行业，一般控制K/Na的比值为：2/1到1/1之间。原料最忌波动大。如表（1）所示，某厂10号的李氏石粉含硅量偏高，而20号的含钠量偏高。前段时间变形就是由于坯体含铝量偏低引起的膨胀系数小（a坯体=244.8x10-6/a面釉=218.4x10-6）。底部烧成温度下降，而面温不变，上、下温差增大，烧出后是翘的，但磨边放置3〜5天后会产生："中间拱，四角翘"这种变形（又称波浪形，和蛇形不同，蛇形指的只是边部；而波浪形则是整个砖面）。3.1.2窑炉的影响与调节出窑的砖呈拱形时，在窑炉来说主要影响是底温、面温的上下温差的大小，一般出窑砖太拱的话，最直接的办法就是适当提高烧成高温区的面温。窑炉的调节方案如下：前温不够，中温区太短促，即过渡至高温区太急。高温不足（尺码偏大时）。拉长前温区，适当升高。拉长中温，适当升高，使前温至高温升温不要太急促；中温前，高温前挡火板适当升高，同时注意1000'C左右砖坯弯拱程度，弯拱过大可以增开多一组面枪。尺码偏大时，适当提高温度，平衡上下温差。适当增加窑炉正压，减抽烟总风量，抽热风机不变但是不能开度太小（太小时，适当加大一些抽热）。注意砖的运行是否整齐？一排砖各块砖走的快慢，形状如何？进行机械性调整，检查走砖疏密；适当调节中高温区上下，平衡上、下温度。3.1.3磨边、抛光的影响景德镇陶瓷学院材料系曾对广东省某抛光砖厂产品进行了检测分析，发现引起变形原因是坯体各层、各部位吸水不同，抛光、磨边后吸水膨胀，存放仓库一段时间以后坯体受到不均匀膨胀产生的应力而形成的，其变形与吸水率对应表如表4：由表可看出，砖坯每一层的吸水率不同，引起的变形非常明显。吸水率大的吸水膨胀越大，由此产生内应力也越大，一大一小，使坯体截面产生扭曲变形。这方面影响最大的是粉料的流动性、压机的压力、速度以及均匀的窑炉烧成温度。2下凹变形3.2.1配方的影响与调节成品下凹变形配方的影响与上凸变形类似，膨胀系数调的不合适导致砖形变化大。如果坯体膨胀系数小，则砖会很翘；反之，则会很拱。这种变形在一些成熟的仿古砖生产厂家一般不会出现，除非过火。3.2.2窑炉的影响与调节坯、釉膨胀系数是否匹配，影响了成品的砖形。而坯、釉膨胀系数匹配时，出现下凹’变形，则要从窑炉等其它方面进行调节。窑炉的调节方案如下：前温不足，中温偏高，高温过高，多属过火变形。拉长前温区，适当升高。适当降低中温，必要时缩短中温阶段，其中一部份作前温阶段。适当降低高温，必要时缩短。尤其高温区的面温，保温区面温。适当加大窑炉负压。适当加大抽烟总风量。注意砖的运行是否整齐？一排砖各块砖走快慢，形状如何？进行机械性调整，检查走砖疏密；适当调节中高温区上下，平衡上、下温度。3.2.3磨边、抛光的影响仿古砖、抛光砖等瓷质砖，出窑经过磨边、抛光（半抛）之后，会变的很翘，只要坯、釉膨胀系数匹配，成品还是会变直的。3变形3.3.1配方的影响与调节只要坯体的含铝量、硅铝比等成份达到标准要求即可。根据笔者经验，仿古砖坯体含铝量最低不得低于16.6%，这已经是最边缘了，通常这个时候都会有少量变形、波浪形出现。3.3.2窑炉的影响与调节窑炉的调节方案如下：前温、中温不足，高温区面温太高，排烟抽热偏大。拉长前温区，适当升高。中温稍升。高温区面温降底温，保温区面降温。同时适当减少抽热抽烟。注意砖的运行是否整齐？一排砖各块砖走快慢，形状如何？进行机械性调整，检查走砖疏密；适当调节中高温区上下，平衡上、下温度。特别注意'机械性"变形。3.3.3磨边、抛光的影响仿古砖、抛光砖等瓷质砖，出窑经过磨边、抛光（半抛）之后，会变的很翘，只要坯、釉膨胀系数匹配，成品还是会变直的。4变形3.4.1配方的影响与调节只要坯体的含铝量、硅铝比等成份达到标准要求即可。根据笔者经验，仿古砖坯体含铝量最低不得低于16.6%，这已经是最边缘了，通常这个时候都会出现少量变形、波浪形出现。3.4.2窑炉的影响与调节窑炉的影响主要是怕温度过高，产生过火；窑温不均匀，导致同块砖不同位置吸水率波动，后期吸水不同，产生变形。窑炉的调节方案如下：前温不够，中温不足，高温区、保温区底温过高，正压不够大。底温过高。延长前温区域（多开烧咀）适当升高温度，中前温区的挡火板适当升高；另外视助燃风风量可否通过加大助燃风来提高前温区的温度。适当提高中温区温度（上下同升）；中高温区交接挡火板适当升高来升温，同时检查上下枪油压偏差是否正常，因上下油压偏差过大，形成面温是'虚温"（下油压明显高于上油压）。如底温高是下弯拱的，那么降低底温，降低末段1〜2组底温，保持面温，注意尺寸变化，必要时适当升高面温，在温度不变的情况下；将面枪油压适当升高，底枪油压适当降低。加大窑炉正压，减少抽烟，加大抽热，同时也可升高急冷前后的挡火板（条件是烧成区与急冷区交接处有微气流向后）；必要时加大窑头上抽烟，同时减下抽。必时升高中高温交接处的挡火板。走砖间口周疏；急冷区下风管前段（约半）转向窑前平吹；急冷下风管中支闸适当并小；适当调节中高浊区上下喷枪的助燃风大小，如下小，下大。可平衡上、下温度。3.4.3磨边、抛光的影响仿古砖、抛光砖等瓷质砖，出窑经过磨边、抛光（半抛）之后，会变的很翘，只要坯、釉膨胀系数匹配，成品还是会变直的。5前后变形3.5.1配方的影响与调节只要坯体的含铝量、硅铝比等成份达到标准要求即可。根据笔者经验，仿古砖坯体含铝量最低不得低于16.6%，这已经是最边缘了，通常这个时候都会有少量变形、波浪形出现。3.5.2窑炉的影响与调节这种变形一般窑炉进砖太密，砖受挤压容易产生这种变形。当然还有一些其它原因。窑炉的调节方案如下：前温不够，中温过高，高温区、保温区上温度，过高，正压过大。升高前温区温度，并适当拉长前温区。降低中温区温度着重降低面温，必要时把中温区前段温度降低作前温区用。如底浊高是下弯拱的，那么降低底温，降低末段1〜2组底温，保持面温，注意尺寸变化，必要时适当升高面温，在温度不变的情况下；将面枪油压适当升高，底枪油压适当降低。减少窑炉正压，加大抽烟，同时加大下抽，减少上揣着小抽热风机，必要时升高中温前的挡火板。走砖间□周密，急冷底管（前段部份）向后平吹；在合理的窑压下，上急冷风支制开大，下急冷风支制关小，适当调节器中高温区上下喷枪的助燃风磊小，上大下小，平衡上下温度。3.5.3磨边、抛光的影响仿古砖、抛光砖等瓷质砖，出窑经过磨边、抛光（半抛）之后，会变的很翘，只要坯、釉膨胀系数匹配，成品还是会变直的。4非规律性变形非规律变形也经常出现，引起的最大原因是窑炉烧成。并且伴随着其它许多问题出现，如一排砖色差严重，尺码、吸水率变化较大等等。窑炉引起的变形，其根本原理是:⑴受热不均匀，产生不均匀内应力，而产生变形;⑵吸水率不均匀，导致后期吸水膨胀不同，产生不同应力，产生后期变形。某厂在这方面问题相当严重，吸水率经常不合格，同一块砖上不同地方吸水率不同，随着时间变化快。它是产生后期变形的根本原因。某厂经过调整后，把吸水率控制在0.2%以下，并且把窑炉烧嘴衬砖平直度、水平度进行检测和更换。最终解决了后期变形问题。现对一些非规律变形进行整理，逐个分析。1翘角、耷角1）产生原因1、压机压力不均匀，角部偏厚或偏薄，导致受热不均；2、粉料水份偏高、滚棒变形，完全干燥前砖坯体发生变形；3、烧成窑高温区滚棒变形引起走砖不正常和边角部受力不均，并引起受热不均，导致变形；4、窑炉温度不均，导致角部变形。2）解决方案1、调节粉料的颗粒级配，增加粉料流动性；2、调整压机的平衡度，降低压机压制速度；3、对干燥前变形的滚棒进行检查、更换；4、检查窑炉高温段末端（1020笆〜1100笆）保温阶段，均化温度，减小上下温差。2翘边、耷边1）产生原因1、压机压力不均匀，某边部偏厚或偏薄，导致受热不均；2、窑炉横向温差严重，高温区某支枪温度过高;2）解决方案1、调节粉料的颗粒级配，增加粉料流动性;2、调整压机的平衡度，降低压机压制速度;3、对干燥前变形的滚棒进行检查、更换;4、检查窑炉高温段末端（1020°C〜1100°C）保温阶段，均化温度，减小上下温差。检查高温区烧嘴。3单边、角部蛇形砖的边、角部蛇形所产生原因与前两项一样，只是情况更严重。减小窑内温差。4边部上凸、下凹产生此种问题，主要是其边部坯体上、中、下层吸水率不均匀所致，要从压机处着手调整。此种变形，一般比较有规律。压机某边部压力不够，导致上下层与中层致密度相差太大所致。4.5不定型变形过烧容易产生不定型变形，高温区坯体太软，由于重力作用，产生蛇形等不定变形。1）产生原因1、压机压力不均匀，导致整块砖厚薄不一，导致受热不均（9月13日三车间4#釉线，过了胶滚经常可以看见有掌心大小印不到花，就是这种情况）；2、窑炉温度不均匀，导致砖坯受热不均;3、施釉不均，我厂三车间采用甩釉的方式施釉，经常可看到由于釉泵压力不稳，喷出来的釉一道一道的，不均匀。2）解决方案1、注意调节中温阶段（1050°C〜1170°C）的升温速度和温度设置，此阶段最容易出现变形、针孔、黑心等缺陷;2、如果可能的话，采用喷釉的方式施釉，避免甩釉不匀引起的大砖色差和变形;3、调节雾化风、助燃风压和油压，均化窑炉截面左、中、右温度。对于瓷质仿古砖来说，釉面玻化，没有吸水率，主要是坯底层（也就是上表所说的中层和下层）的吸水率控制和整个砖坯不同部位吸水率的控制。如图（1）和表（5）所示（见上期F2版）由图（1）和表（5）可看出4#窑出的砖各个部位和左、中、右三个方位的吸水率相对比较稳定；而3#、6#窑的吸水率波动大了很多，这也是3#、6#窑的砖放到仓库后容易变形的原因。5#窑做的（3〜6）%吸水率的，磨边后会烘干，但是同一块砖上不同部位的吸水率相差太大，铺贴浸水，很容易产生后期变形。5长边拱短边翘的原因答疑请问：我厂釉面砖出现长边拱短边翘的原因是什么？如何解决？答：这个问题很多陶瓷厂家都有，特别是生产大规格产品，30x45规格以上产品。仿古砖也很容易出现这个问题。一次烧成和二次烧成略有不同。原因分析如下：1、压机布料时是前后推进的；因此两个侧边的作用时间更长，相对布料更多，压制致密度更好，而前后两条边则致密度要差点，烧后可明显看到前后与两侧边的厚度有时显差别，致密度高，反应更快，烧结更好；2、如果是一次烧成瓷片和仿古砖（石英砖）则要注意；因为淋釉盘是圆形的，淋出来的釉幕中间薄两边厚，特别是有些厂家淋釉盘太小，更明显；3、二次烧成瓷片，除了淋釉盘问题，还要注意素坯是否也存在这种问题，笔者曾在某厂就发现素坯短边都会有点翘，生产胶滚印花时都会有印不到的情况。解决措施：1、如果从压机方面解决可能性不大，不过增加坯体厚度可在一定程度上缓解；2、釉线淋釉的调整，对于现在使用淋釉盘的厂家在淋釉时要注意。第一，淋釉时淋釉方向要一前一后，且要向淋釉方向倾斜10。，这样除了不会产生振幅之外，也会减少淋釉釉两边厚中间薄的问题；3、窑炉进砖方向的调整，我在某厂看到25x25规格（3〜6）%吸水率的炻质地砖出现过这个问题。后在坯体淋釉前安一个调头机，另一条线在淋完釉打完点后调头，调整后有明显好转，后一种方法较前效果更好，砖形很好。6仿古砖翘、耷角问题的答疑请问：我厂600x600规格仿古砖出现了大量的翘、耷角，请问此问题是如何产生的？应该如何解决？答：翘角和耷角问题很多陶瓷厂家生产时都曾出现过。特别是从生产其它产品转产为仿古砖的陶瓷厂家，更容易出现这样的问题。并且有时整条边拱起或翘起。原因分析：产生变形根本原因是由于受不均匀外力或内应力作用，从而使瓷砖在外观上发生一些变化。而具体到翘、耷角产生的原因如下：1、压机模芯水平度不够，导致某个角压的过厚或过薄；2、由于皮带影响，产品进窑炉烧成时，砖走斜了，砖的角部挤压到前面产品；3、由于滚棒变形，使砖走斜，其主要分两段，一为烧成前期，一为烧成高温区；4、窑炉高温带砖距不合理；5、烧成高温带有粘棒问题，使砖角部产生碰撞变形。解决措施：1、调整压机模芯水平，使压出砖各部位厚度一致；2、窑炉进砖时，在窑炉入口添加挡板，使砖水平进砖；3、定期检查窑炉棒是否变形，主要有压机到干燥窑出口、烧成窑各段；4、烧成带砖距（前排和后排）不能太远，这样会使下火上蹿，温度不均匀，容易产生变形；砖距太近或紧靠着都不行，这样容易使窑炉两侧的砖靠近窑炉两侧边拱起，同时极易产生翘、耷角问题；5、定时检查高温带滚棒是否有粘棒现象，否则要及时更换，并进行打磨、涂高温棒浆，更替使用；6、检查高温烧嘴衬砖是否有破损，如有应及进更换。7、关于瓷质砖前期蛇形、后期变形问题的答疑产生变形的原因始终是受到不均匀应力所致。而引起蛇形和后期变形最大原因是窑炉烧成和坯体不均匀的吸水率。并且伴随着有许多其它问题出现，如一排砖色差严重，尺码、吸水率变化较大。引起的蛇形和后期变形原因如下:（1）粉料流动性不佳，布料不均匀，导致压制后的坯体致密度不一;（2）生坯水份偏高，坯体干燥前发生变形；（3）坯体热塑性不好，干燥时受热变形；（4）受热不均匀，产生不均匀内应力，而产生变形；（5）吸水率不均匀，导致后期吸水膨胀不同，产生不同应力，产生后期变形。景德镇陶瓷学院材料系曾对广东省某抛光砖厂产品进行了检测分析，发现引起变形原因是坯体各层、各部位吸水不同，抛光、磨边后吸水膨胀，存放仓库一段时间以后坯体受到不均匀膨胀产生的应力而形成的，其变形与吸水率对应表如表4（见上期F2版）由表可看出，砖坯每一层的吸水率不同，引起的变形的原因非常明显。吸水率大的吸水膨胀越大，由此产生内应力也越大；反之，亦小。如此一大一小，使坯体截面产生扭曲变形。对坯体吸水率不均匀影响最大的主要是：粉料的流动性、压机的压力和速度；还有就是窑炉的温度均匀性。对于仿古砖来说，釉面玻化，没有吸水率，主要是坯底层（也就是上表所说的下层）的吸水率控制和整个砖坯不同部位吸水率的控制。如图（1）（见上期F2版）和表（2）所示由图（1）和表（2）可看出：3#窑的吸水率波动大了很多，这也是3#窑的砖放到仓库后容易变形的原因。5#窑做的（3〜6）%吸水率的，磨边后会烘干，但是同一块砖上不同部位的吸水率相差太大，铺贴浸水，很容易产生后期变形。解决措施如下：（1）增加坯料配方中黑泥用量，提高喷雾泥浆比重，保证圆粒粉料数量，调好颗粒级配；（2）保证粉料水份的合理性，压机到干燥窑前的滚棒变形应及时更换；（3）调整好坯体配方，保证坯体的热塑性能合理，防止干燥时受热变形；（4）调整好窑炉，保证窑炉内温度均匀，尽可能控制好空窑时的带温受热，防止受热不均匀，产生不均匀内应力，而产生变形和整块砖吸水率的不均匀；（5）成品磨边或抛光后一定要烘干，并且保证仓库不要太潮湿。

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