陶瓷磚的圓弧形“掉角”缺陷通常指的是：燒成時發(fā)生在角部、以磚的中心為圓點(diǎn)的圓弧形坯裂，也稱“角裂”，有一定的規(guī)律，大部分?jǐn)嗝嬲R圓滑，或有少許粗糙點(diǎn)，因瓷磚的直角部缺掉，俗稱“掉角”。它的圓弧形特征與一般的機(jī)械碰撞缺角有明顯的不同。當(dāng)缺陷不嚴(yán)重時，掉的角較小，邊長約2－3厘米，或者在出窯口磚的角部已出現(xiàn)圓弧形裂紋，然后在平臺滾動過程中掉去。而缺陷嚴(yán)重時，少則一個磚角缺掉，多則四個磚角全部缺掉，且掉的角較大，邊長可達(dá)到10厘米或以上，甚至類似于窯爐冷卻不當(dāng)引起的弧形開裂。



缺陷的形成原因及解決方法

筆者查閱了近年來一些同行解決“掉角”缺陷的寶貴經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合自己在日常生產(chǎn)中的調(diào)試實(shí)踐，將圓弧形“掉角”缺陷按形成原因及解決方法分為三類，列舉如下：

1  磚坯強(qiáng)度低，機(jī)械碰撞導(dǎo)致“掉角”

由于粉料的顆粒級配不合理，流動性差，或模具的設(shè)計存在一定缺陷，造成磚坯的角部致密度（強(qiáng)度）低，如果發(fā)生機(jī)械碰撞，有可能會產(chǎn)生圓弧形“掉角”。此類“掉角”有明顯規(guī)律，經(jīng)常發(fā)生在磚坯的固定位置，一片磚很少同時缺掉二至四個角。

對此類“掉角”，主要從提高磚坯的強(qiáng)度來解決，包括適當(dāng)增加坯體配方的可塑性粘土比例，調(diào)整制粉工藝使顆粒級配合理化，提高粉料流動性。至于壓機(jī)總成或模具缺陷引起的坯角部強(qiáng)度低，則從總成或模具改善來解決。



2  磚坯在窯爐冷卻段發(fā)生風(fēng)裂導(dǎo)致“掉角”

 寬體輥道窯在生產(chǎn)大規(guī)格拋光磚時，容易在冷卻段出現(xiàn)“掉角”。主要原因是產(chǎn)品不易散熱，寬體窯的橫截面溫差不好控制，磚坯從急冷段進(jìn)入緩冷段時，石英發(fā)生晶型轉(zhuǎn)換（573℃），當(dāng)局部降溫速率過快，導(dǎo)致缺陷的產(chǎn)生。此類“掉角” 的中間部有少許粗糙面，在出窯位置有一定規(guī)律，可通過窯爐處理孔找到“掉角”發(fā)生的區(qū)段，進(jìn)而確認(rèn)。

       經(jīng)排查確定是冷卻段引起的“掉角”， 主要從調(diào)整風(fēng)裂的角度來解決。包括：⑴加強(qiáng)冷卻段的窯體保溫，塞緊石棉，防止冷風(fēng)進(jìn)入；⑵保持急冷和緩冷的微正壓或零壓；⑶適當(dāng)提升急冷或緩冷的溫度；等等。



3  磚坯在窯爐發(fā)生預(yù)熱開裂導(dǎo)致“掉角”

此類“掉角”較為普遍發(fā)生，無論在一次燒成的拋光磚、仿古磚，或者二次燒成的內(nèi)墻磚，預(yù)熱過程控制不當(dāng)都有可能出現(xiàn)“掉角”。本文重點(diǎn)對這類缺陷予以分析探討。

在《陶瓷制造技術(shù)》（1992）一書中，這類“掉角”被歸納為“預(yù)熱開裂”，如圖1所示。通常，預(yù)熱開裂指的是從坯體邊緣到中心不規(guī)則的裂縫，裂紋明顯，以邊裂為主。但“掉角”因其圓弧形特征，生產(chǎn)人員容易誤以為其它原因引起。筆者在排查缺陷時，發(fā)現(xiàn)此類“掉角”一般堆積在預(yù)熱段的第一至四組燒槍區(qū)的窯底。所以，討論此類“掉角”就要從“預(yù)熱開裂”的角度來考慮。



在窯爐預(yù)熱階段（入窯至950℃），磚坯的升溫速度按角、邊、面的次序下降，干燥水分蒸發(fā)速度按角、邊、面的次序降低，熱量在坯體內(nèi)的傳遞滯后于坯體表面溫度的升降以及窯爐內(nèi)部的溫差，所以角部與坯中心部的溫度差和水分差大，坯體內(nèi)存在溫度梯度，引起坯體各部分收縮不均勻，產(chǎn)生熱應(yīng)力，溫度變化速度過快時，即溫度梯度較大，坯體內(nèi)的熱應(yīng)力過大，超過磚坯所能承受的極限，則引起坯體邊裂，或角裂，即“掉角”。故圓弧形“掉角”（角裂）屬于預(yù)熱開裂的一種類型。



筆者從以下三方面來討論預(yù)熱開裂的主要形成原因及解決措施：



3.1  坯體配方原料

⑴ 原料的干燥敏感性高。例如蒙脫石類的粘土（膨潤土等）具有較高的干燥敏感系數(shù)，干燥收縮大，或原料吸濕膨脹大，干坯吸濕后強(qiáng)度迅速降低，特別是坯角部首先受到影響，容易在預(yù)熱前段造成掉角。

解決措施：干燥敏感性高、吸濕膨脹大的的原料要少用。盡量保持坯體較小的干燥收縮。適當(dāng)增加瘠性原料的比例，如長石、瓷石、瓷砂、葉蠟石、預(yù)燒過的原料，或回收的廢坯等等，以縮短坯體干燥時間，減少干燥收縮變形。



⑵ 配方中粘土類原料用量過多，瘠性原料不夠，排水性不好，磚坯沒有充分干燥即進(jìn)入預(yù)熱段，急速升溫產(chǎn)生開裂。

解決措施：粘土類原料的比例要合理，避免為了提高生坯強(qiáng)度而過量添加塑性粘土，可通過測定生坯強(qiáng)度來確定配方是否滿足生產(chǎn)要求。



⑶ 坯體的游離石英過多。石英在573℃發(fā)生晶型轉(zhuǎn)換，引起坯體快速且突然的膨脹，當(dāng)坯體耐熱震性能不夠好時，產(chǎn)生開裂。

解決措施：控制好坯體游離石英的含量，可減少預(yù)熱開裂和急冷風(fēng)裂的發(fā)生。



⑷ 坯體的熱膨脹系數(shù)較大，熱穩(wěn)定性差。坯體隨溫度變化的體積變形大，體積穩(wěn)定性差，易產(chǎn)生開裂。

解決措施：提高坯體的熱穩(wěn)定性，適當(dāng)增加MgO、CaO的含量。保持坯體的熱膨脹系數(shù)中等，太大易產(chǎn)生預(yù)熱開裂，太小會導(dǎo)致釉面磚的坯釉膨脹系數(shù)不匹配，導(dǎo)致炸釉龜裂。



⑸ 黑滑石的過量使用。由于滑石多是片狀結(jié)構(gòu)，破碎時易呈片狀顆粒并較軟，故不易粉碎。在陶瓷制品成型過程中，極易趨于定向排列，導(dǎo)致干燥、燒成時產(chǎn)生各向異性收縮，過量使用也會引起預(yù)熱開裂。

解決措施：黑滑石可提高熱穩(wěn)定性，但要避免過量使用，一般控制在4%以內(nèi)。鎂質(zhì)粘土沒有片狀結(jié)構(gòu)，較易磨細(xì)，且有一定可塑性，能較好地代替黑滑石使用。



⑹ 原料燒成黑心明顯，透氣性不好，或熔劑類原料（如鈉長石）過于低溫，導(dǎo)致坯體產(chǎn)生較嚴(yán)重的黑心、黃心或白心等。這方面的影響也體現(xiàn)在二次燒成過程中。素坯黑心導(dǎo)致磚坯內(nèi)部吸水率不一致，當(dāng)邊角部吸水率明顯大于中心部，會造成邊角部的膨脹系數(shù)和濕應(yīng)力大于中心部，在釉燒的預(yù)熱段造成圓弧形掉角。

解決措施：調(diào)整配方比例，易黑心的原料要少用，以減少坯體黑心的程度。



 ⑺ 選用一些能適應(yīng)快速燒成的原料，如透輝石、硅灰石、葉蠟石等。透輝石和硅灰石本身不含有機(jī)物和結(jié)構(gòu)水，干燥收縮和燒成收縮都很小，熱膨脹系數(shù)不大，250～800℃時透輝石為7.5×10-6℃-1，硅灰石為6.7×10-6℃-1，且燒后磚坯的機(jī)械強(qiáng)度得到提高，熱穩(wěn)定性好，吸濕膨脹較小，在二次燒成的釉面磚生產(chǎn)中，也有利于釉燒窯的預(yù)熱快燒。



3.2  燒成溫度制度

⑴ 窯頭溫度過高，預(yù)熱段升溫太急，溫度梯度大。特別是第一、二組燒槍開度太大，磚坯無法承受急劇升溫帶來的應(yīng)力導(dǎo)致開裂。通常為了消除磚坯的黑心而過度升高前溫，增加了預(yù)熱開裂的風(fēng)險。另外，在573℃時，坯體中的石英晶型轉(zhuǎn)換，此段升溫控制不好，也易產(chǎn)生裂紋。需注意的是，空窯或頻繁稀窯時，窯頭溫度較高，若控制不當(dāng)，則產(chǎn)生“掉角”。

解決措施：調(diào)整排煙支閘等降低窯頭溫度，調(diào)小或關(guān)閉預(yù)熱帶輥棒下第一、二組燒嘴，以避免預(yù)熱帶開始時溫度升得太快。視情況降低第一至三區(qū)的底、面溫度設(shè)定，保證平穩(wěn)的溫度梯度。不要為了調(diào)整黑心缺陷而過度升高前溫。在預(yù)熱帶中后期也要保持升溫平穩(wěn)，防止晶型轉(zhuǎn)換產(chǎn)生開裂。盡量減少空、稀窯。



⑵ 預(yù)熱段橫截面的溫差大。窯體漏風(fēng)或擋火墻設(shè)計不合理、窯底堆積碎坯、堵槍等引起的橫截面溫差過大時，磚坯受熱不均勻，易產(chǎn)生裂紋。

解決措施：盡量減少窯爐的橫截面溫度差。調(diào)整預(yù)熱帶的擋火板和擋火墻，加強(qiáng)窯墻保溫，特別要注意避免排煙附近區(qū)域的窯體漏風(fēng)，防止炸坯過后堆積在窯底的碎坯造成溫度不均勻。檢查預(yù)熱前段各組燒嘴，保證火焰燃燒均勻，助燃風(fēng)壓正常，避免堵槍，竄火等。



⑶ 需要注意的是，對于二次燒成的釉面磚，會出現(xiàn)素?zé)魍庥^完整，在釉燒預(yù)熱帶才出現(xiàn)圓弧形掉角的情況。由于生產(chǎn)現(xiàn)場條件的限制，無法準(zhǔn)確檢查素?zé)鹘鞘欠褚呀?jīng)存在暗裂，此時應(yīng)同時檢查素?zé)G爐和釉燒窯爐的預(yù)熱帶，按以上兩點(diǎn)操作調(diào)整，而不應(yīng)該局限于僅在釉燒窯爐的預(yù)熱帶進(jìn)行調(diào)整。



3.3  生產(chǎn)工藝參數(shù)

⑴ 坯體的入窯水分較高。坯體水分在短時間里沒有排盡，生成的水汽量大，在快燒條件下產(chǎn)生巨大的壓力。對于釉面磚，較多的噴水和施釉量更容易出現(xiàn)圓弧形“掉角”。



⑵ 坯體的入窯溫度較低。這意味著磚坯需要更長的受熱時間才能使表面和內(nèi)部的溫度達(dá)到一致。當(dāng)快速升溫時，磚坯表面溫度高于內(nèi)部溫度，產(chǎn)生應(yīng)力超過磚坯承受范圍，產(chǎn)生開裂。故儲坯機(jī)放置較久的冷坯入窯時更容易出現(xiàn)圓弧形“掉角”。



⑶ 坯體的厚度較厚，規(guī)格尺寸大。這將不利于快燒，但因?yàn)槭袌龅男枰鵁o法避免。



對以上三點(diǎn)的解決措施為：提高磚坯入窯溫度，降低入窯水分。一次燒成產(chǎn)品可提高烘干后坯溫，或提高二次烘干溫度，控制烘干坯體水分在0.5%以下，入主窯坯體水分在1%以下。對于二次燒成釉面磚，可適當(dāng)提高素?zé)陀詿暮娓筛G溫度，控制干坯入素?zé)鞲G水分在1.5%以下，釉坯的入釉燒主窯水分在0.5%以下。另外，需注意粉料的陳腐時間要保持24小時以上，防止粉料水分不均勻?qū)е麓u坯致密度不均勻。