陶瓷烧成工艺技术手册

江西烧成工艺技术手册目录第一节：干燥基础知识1一、干燥的作用1二、干燥的过程1三、干燥收缩与变形1四、干燥中轻易出现的问题2五、玻化砖干燥工艺确实定3六、卧干器设备基本状态3第二节：烧成基础知识5一、烧成作用5二、烧成的重要过程5三、烧成中轻易出现的问题6四、窑炉基本数据7五、玻化砖窑炉窑炉和理论产能对照表7第三节：有关操作规程9第四节：工艺管理规范9一、窑炉工艺单原则操作流程9二、平整度测试措施与变形跟踪规定9第一节干燥基础知识在斯米克实际生产过程中，玻化砖使用卧干器等设备对坯体进行烘干，卧干器，通称五层卧干器，每层全长23米，有的企业称之为多层烘道窑干燥的作用在斯米克内部，不管是玻化砖还是釉面砖，均采用干压（等静压）成型而成，其坯体所含的水分跟粉料水分基本一致，一般在5~6.5%。该状态下坯体的强度整体偏低，一般在3~5kg/cm2，不利于长距离的输送，也不利于后续的施釉和直接烧成。因此干燥的作用就是将坯体中所含的大部分结合水（通俗说，该水不参与粉料内部的构造构成）排出，赋予坯体一定的干坯强度，保证后续的走线传送、修坯及施釉等加工工序规定，也能防止在烧成时由于水分大量汽化膨胀导致砖坯炸裂等缺陷出现。干燥过程如上面所述，干燥过程就是排出坯体内部结合水的过程。在实际的干燥过程中，一般包括如下四个阶段：升速干燥阶段：在该阶段坯体表面首先被加热，外表水分开始逐渐的向外排出；等速干燥阶段：伴随干燥的逐渐深入，坯体内部的水分在此阶段顺着坯体内部的毛细孔不停向外排出，程度也较为剧烈，坯体开始出现一定程度的收缩；降速干燥阶段：伴随干燥的不停进行，坯体内部的水分不停外排，经历过前期的等速干燥阶段后，干燥的速度逐渐下降，毛细孔的排水动力逐渐减弱，进入降速干燥阶段；平衡干燥阶段：此阶段坯体表面排出和吸附处在动态平衡过程，坯体水分不再发生变化，坯体的表面湿度和烘干介质湿度基本一致。干燥收缩与变形伴随坯体内部水分的排出，坯体也发生一定的体积变化——收缩。在整个坯体收缩过程中，因坯料的颗粒具有一定的取向性，导致了干燥收缩的各向异性，这种各向异性导致了坯体内外层及各部分收缩的差异，从而产生内应力。当这种内应力不小于塑性状态坯体的屈服值时，坯体发生变形，若内应力过大，超过其弹性状态的坯体强度，会导致开裂。影响坯体干燥收缩与变形的重要原因有如下几种方面：坯体含水率：含水率越大，干燥后排出的水分越多，收缩越大，轻易产生内部应力而导致变形和开裂；坯体粉料的级配：由于粉料颗粒级配的不一样，粉料的堆积密度就有所差异。一般说，当坯体粉料的堆积密度越高时，烘干收缩越小，反之，收缩越大成型压力：在一定体积内，成型压力越大，坯体致密度越高，收缩越小，当然烘干的速率也会有所下降；反之，坯体收缩越大，烘干速率会有所提高；坯体形状：形状越复杂，各向收缩更不均与，内部应力会比较轻易集中，更轻易产生变形等问题；在目前陶瓷墙地砖生产过程中，一般均采用水分在5~8%的粉料进行高压压制工艺，坯体的致密程度都很高，粉料的颗粒大小（级配）也有针对性的控制，堆积密度相对高且稳定，因此在干燥过程中，整体的收缩比较小。根据斯米克的实际的生产状况，坯体干燥收缩一般在0.1~0.3%。同步，针对企业部分两次布料的产品，由于工艺的差异，面料和底料的水分存在一定的差异，导致在烘干过程中上下两层粉料之间的收缩存在一定的差异，内部的应力整体相对较大，轻易产生开裂和变形（如平整度中凸或中凹现象）干燥中轻易出现的问题开裂：开裂是烘干过程中（尤其是大规格产品，如600*600mm以上）比较轻易出现的问题。针对我们平板砖而言，该问题的产生本源是烘干制度的不合理，尤其是在升速干燥和等速干燥阶段，由于表面水分挥发太快，外表面的毛气孔通道轻易被堵住，导致内部的水分不易排出，内外应力加大，超过其弹性形变值后，导致开裂发生。为处理该问题，必须保证在烘干前期，升温速率合适放慢，并保持烘干的环境一定湿度，以平衡表面水平急速排出的状况，保证毛气孔通道的畅通；平整度中凸或中凹：该问题在两次布料的产品中较为多见，重要原因面料和底料的水分差异较大，烘干过程中收缩不一致，导致砖坯变形而出现中凸或中凹现象。在实际操作中，可合适放慢烘干速度，能改善该现象。最主线的处理措施是要减少面料和基料水分的差异，同步对于可调整上下进风量的卧干器而言，可有差异地对上下进风量进行调整。干坯强度偏低或干坯水分偏高：一般状况下，该问题重要是干坯含水率偏高所致。按照我们常规的工艺控制，重要干坯水分控制不不小于0.5%，干坯强度都能维持在13kg/cm2，若水分上升，强度会明显下降，走线过程中轻易产生开裂。水滴印：该现象重要发生在冬季。重要是由于卧干器内部的湿度偏大，外界的冷空气温度偏低，内部的热空气冷却后，凝成水滴粘附与卧干器夹层顶部后成股滴到砖坯表面导致水滴印。通过调整加大抽湿开度，关闭循环风机冷风口，都能有效改善。其他问题：如大颗粒G系列产品的颗粒边缘开裂，撞角或缺角，表面棍棒印划伤等。以G系列产品为例。重要是颗粒料和粉料之间的水分差异，致密度差异、烘干效率差异叠加引起，一般状况下合适放慢烘干速度，有条件时把砖坯反烘，都能有效改善边缘开裂的效果。玻化砖干燥工艺确实定卧干器速度确实定：目前，玻化砖卧干器传动都采用变频器控制的方式，速度设置范围在0.37~0.76m/min。一般状况下，卧干器的速度设置遵照压机产能的原则，满足窑炉产能需求。根据产品规格、系列和进砖方式等不一样，速度设置可有一定的变化进砖方式确实定：因设备配置的差异，各个卧干器的进砖方式有所不一样。详细情形见下表（未考虑正烘和反烘）；温度曲线确实定：与干燥过程四个阶段的基础理论相对应，在温度曲线设置方面，遵照先缓后高最终低的思绪，即开始的时候温度设置稍低，中间略高，最终略低的过程，如如下曲线110，130，160，160，130就遵照该过程。同步从内部环境控制上，保证先高湿度再低湿度的原则，即在干燥的前、中期阶段，卧干器的抽湿开度要尽量小，减少水汽外排，保证干燥介质环境的高温高湿状态，有助于水分的均匀外排，最终在开大开度排湿。风机的设置：除P6窑炉的卧干器外，玻化厂其他窑线的卧干器都采用双流控制的方式，即风机能单独控制，而点烧嘴时必须启用风机。在生产施釉类产品时，因对坯体温度的特殊规定，一般状况下，夏天时，8#烧嘴启用风机，而在冬天时，8#烧嘴启用燃烧器，以保证各层之间坯温的稳定，满足工艺规定；附表：卧干器进砖方式汇总表1卧干器砖坯规格40506080A0C0J1——4*23*1————J2——4*23*1——2*2J3——4*23*2——2*2J4————3*12*12*2J5——3*22*1——1*2J6——3*22*1——1*2J74*13*13*12*1——1*1备注：4*2表达每排4片，一次进2排卧干器设备基本状态表2卧干器长度m内宽m翻转台循环风机抽湿风机烧嘴备注进口出口D232.25无有8个2个8个循环风机可单独控制P1232.95有有8个2个8个循环风机可单独控制P2232.95有有8个2个8个循环风机可单独控制P3232.95有有8个2个8个循环风机可单独控制P4222.25无有8个2个8个循环风机可单独控制P5232.25有有8个2个8个循环风机可单独控制P6232.25无无8个2个8个循环风机不能单独控制第二节烧成基础知识目前，在陶瓷墙地砖生产中，绝大多数企业都采用辊道窑进行烧成。斯米克集团是国内较早引进全自动进口辊道窑进行生产的企业，有SITI企业，SACMI企业，NERO企业等众多著名品牌。进几年，伴随国内陶机设备制造能力的升级，研发能力的提高，部分品牌到达国外的质量水平，如KEDA，MODENA等一线企业，也被国内众多的陶瓷企业使用。一、烧成作用烧成是陶瓷产品制造工艺过程中最重要的工序之一。从广泛的角度来说，烧成过程就是将成形或其表面改良装饰后的坯体在一定条件下进行热处理，通过一系列的物理化学变化，得到具有一定矿物构成和显微构造，到达所规定的理化性能指标的产品。针对墙地砖生产而言，烧成就是将具有多种天然或合成的矿物原料构成（如粘土，长石、石英等）的坯体，运用特定的窑具（如辊道窑），以天然气、液化气、水煤气或重油等为燃料，在一定的烧成条件下（温度、压力、周期、气氛），通过一系列的物理化学反应，得到具有一定矿物构成、显微构造（如莫来石晶相，微气孔）、特定的理化性能（强度、光泽度、耐磨性、吸水率等）和表面成色效果产品的过程。二、烧成的重要过程根据窑炉构造和实际生产中曲线设置，以及结合坯体在烧成中经历的各个阶段反应，一般状况下，烧成可分为如下几种过程：预热阶段（预热排水阶段）：一般在700如下温度进行，该阶段处在强负压状态（相对外界大气压而言），重要是预热坯体，并将坯体内部的构造水进行排除，整个过程属于吸热过程。一般状况下，该区域的烧嘴不启用，而是通过排烟机的作用，把高温区的温度带过来就能满足规定。预烧阶段（也称氧化分解阶段）：一般在800~1100度进行，该阶段仍处在弱负压阶段，原料内部的盐类矿物质（如碳酸盐、硫酸盐）、有机物、络合物开始分解，分解出的二氧化碳，氮气等通过排烟机排出。该阶段吸热明显，伴随矿物质的分解，坯体开始出现一定程度的收缩，在分解后续，部分温度较低的物质（如长石类的助溶剂等原料）开始融化，出现液相。烧成阶段（也称反应烧结阶段）：伴随液相的不停增多，不一样物质成分之间开始反应，并伴伴随时间的继续深入加剧，坯体收缩明显，并呈高温软化状态。坯体内部的晶相构造逐渐形成，内部气孔和间隙不停被填充，直至到达完全玻化状态。该阶段一般在1200左右完毕，根据配方和产品特性的不一样，烧成温度和持续时间也有所差异。就斯米克多数配方和产品而言，该过程一般在8~10分钟。冷却阶段：该阶段包括两个过程，即高温迅速冷却过程和低温慢速冷却过程。迅速冷却又称直接冷却，通过风机和管道直接将冷空气吹到坯体表面，坯体温度从最高烧成温度迅速下降到570左右，坯体从高温软化状态直接固化，并伴随一定的体积变化。在实际的控制中，该过程一般在3~4分钟完毕。而慢速冷却又称间接冷却，通过窑炉的抽热风机向外抽热和循环风机热互换实现坯体的缓慢冷却，该过程一般经历20~25分钟结束。冷却过程对坯体的显微构造和内部应力有巨大的影响。假如控制不妥，坯体轻易出现诸如冷裂、变形、脆性大等缺陷，影响正常生产。三、烧成中轻易出现的问题（窑炉自身导致）阴阳面：专指窑炉产生的阴阳面。该问题重要是在烧成过程中，窑内气氛和温度不均匀，温差大，导致坯体反应不一样而出现不一样成色所致。多数状况下，窑炉左右边阴阳面较为多见。根据阴阳面的实际状况，可通过调整窑炉左右两边的空气压力进行调整冷裂：冷裂重要是坯体在烧成和冷却过程中，因坯体内部应力过大，超过坯体的极限值后，出现的开裂现象。根据冷裂产生的状况不一样，又分毛口冷裂和光口冷裂。毛口冷裂重要是坯体在进窑前，表面有隐伤，烧成和冷却后，由于收缩和应力集中的左右，导致出窑后开裂的状况，断面能清晰看到粗糙的状态。光口冷裂重要发生在慢速冷却过程中。因窑炉冷却曲线设置的不合理，或窑炉内部实际温差大，导致砖坯在冷却过程中，因坯体内部石英的晶型转化导致内部应力集中，超过坯体的极限值后出现的开裂现象。该状况一般发生在更换产品砖坯刚出窑阶段，处理措施可提前对慢速冷却区域进行预热处理，减少冷却过程中的温差；或是通过调整冷却曲线，调整抽热的开度等进行处理。翘角和塌角：此处暂不考虑因粉料收缩差异产生的塌角和翘角状况。就窑炉方面而言，该问题重要由如下两种状况有直接关系：一是砖坯在烧成过程中的走砖不平整。因陶瓷辊的水平高下差异以及瓷辊在高温状态下的弯曲程度，走砖过程中，砖坯变斜，个边边向靠前或滞后而引起；二是窑内上下温差较大，尤其是预烧和烧成区，由于烧嘴熄火或煤空气压力不匹配导致上下温差大，坯体上下收缩差异导致。调整的手段可从上述的详细状况有针对性进行处理。窑炉落脏：对玻化抛光砖而言，轻微落脏不影响砖坯的表面质量，但对于仿古砖或釉面砖而言，落脏问题应引起足够重视。产生落脏的原因有多方面，如助燃风和冷却风未通过过滤或过滤不完全，或管道内壁生锈未及时清理，窑顶吊顶砖粉化落脏，煤气燃烧不完全积碳落脏，砖坯飞边吸附表面落脏等等。需根据详细状况，有针对性进行处理。跑道色差：类似于阴阳面，跑道色差的产生重要是窑炉横向温差引起。由于窑炉左右两边煤空气比例的差异，或是窑炉左中右抽力差异，或因隔焰板、挡火墙断档导致气流搅动不均匀，都也许产生跑道之间的色差状况。根据产品特性和发色趋势，在同一窑况下，个别产品色差小，个别产品色差大，生产中可根据状况进行调整。跑道平整度差异：该问题在窑炉生产中比较多见。重要原因除烧成过程中左中右烧成差异外，在冷却过程中因冷风量的差异，走砖差异等也有关键的影响。一般状况下，可通过冷却风管左中右的风量调整进行弥补。窑炉作为陶瓷生产环节中最关键的一环之一，诸多问题都会在窑炉烧成成品中暴露出来，除窑炉自身产生的问题外，原料、配方、粉料、成型、烘干等环节都会有诸多问题在烧成中暴露。其他常见的问题有侧面针孔、翻边、颗粒开裂、强度偏低、变形、平整度超标等等。四、窑炉基本数据1、玻化砖窑炉基础知识窑号窑炉厂家窑长（m）窑内宽（m）窑内高（出窑口高m）烧嘴数（只）窑段数（节）棍棒数量（根）棍棒长度（m）棍棒外径（mm）急冷风管内径急冷风管侧孔孔径P1SITI145.52.920.112166921493.585P2SITI145.22.920.112166921493.585P3SACMI140.73.30.15224674.15.5P4MODENA1302.850.181846217983.86P5MODENA144.52.850.13214693.476P6KEDA481.80.1670227922.864.5DNERO1222.30.131443019503.174.5五、玻化砖窑炉窑速和理论产能对照表（见附表）表3-1玻化P1窑窑长产品类型窑速（min)6065707580859095145.5600*600*3日产量（m2）53434932458042744007377135623374800*800*2日产量（m2）47494384407137993562335231662999600*1200*1日产量（m2）35623288305328492671251423752250表3-2玻化P2窑窑长产品类型窑速（min)606570809095100110120145.2600*600*3日产量（m2）533249224570399935543367319929082666800*800*2日产量（m2）473943754062355431602993284425852370600*1200*3日产量（m2）533249224570399935543367319929082666表3-3玻化P3窑窑长产品类型窑速（min)80859095100105110115120140.7800*800*3日产量（m2）5167486345924351413339363757359434441000*1000*2日产量（m2）430540523827362634443280313129952870600*1200*2日产量（m2）516748634592435141333936375735943444900*1800*1日产量（m2）387536473444326331002952281826962583表3-4玻化P4窑窑长产品类型窑速（min)60657075808590100110120130.0600*600*3日产量（m2）4774440640923819358033703182286426042387800*800*2日产量（m2）4243391736373395318229952829254623142122600*1200*1日产量（m2）3182293827282546238722462122190917361591表3-5玻化P5窑窑长产品类型窑速（min)60657075808590100110120144.5600*600*3日产量（m2）5306489845484245398037453537318428942653800*800*2日产量（m2）4716435440433773353733293144283025732358表3-6玻化P6窑窑长产品类型窑速（min)5560657075809010011012048.0600*600*2日产量（m2）1282117510851007940881783705641588800*800*1日产量（m2）855783723671627588522470427392600*1200*1日产量（m2）1282117510851007940881783705641588表3-7玻化D窑窑长产品类型窑速（min)55606570758090100110120122.0400*400*2日产量（m2）217219911838170715931493132711951086996500*500*3日产量（m2）4073373334463200298728002489224020361867600*600*2日产量（m2）3258298727572560238922401991179216291493800*800*2日产量（m2）4344398236763413318629872655238921721991窑炉理论产量计算公式=(窑长×进砖片数×横进原则长度×24h×60min）×0.85（砖与砖的间隔系数）/窑速第四节有关操作规程一、卧干器操作规程二、更换瓷辊操作规程三、窑炉作业规程第五节工艺管理规范窑炉工艺单原则操作流程1、接受计划排产信息，熟悉进度和产品规定；2、查看过去该产品或同系列产品工艺总结，列出以往发生的重要问题和处理思绪；3、与粉料技术科沟通，该批产品粉料和配方工艺状况，确定注意要点，预估也许发生的问题和处理思绪；4、充足理解该批产品前期施釉线或成型对色时试烧产品吸水率、强度、发色等信息；4、运用上述第2、3、4点信息初步确定本次窑炉试烧工艺；5、玻化技术科长审核窑炉技术员的试烧方案，技术部粉料、配方、窑炉有关技术人员共同讨论，深入确定窑炉试烧方案；6、窑炉技术员将技术部确定的试烧工艺和原理与窑炉生产工长进行商议讨论，深入确定窑炉工艺，开制窑炉工艺单；7、跟踪出窑产品各方面性能，根据实际状况进行工艺调整，直至产品平整度测试措施与变形跟踪规定待抛砖平整度测试按出窑砖跑道分类，前后两片背对背对齐靠拢；按某一跑道前前后后左左右右（消除前后边或左右边的差异）方位测试四条边的