【技術】影響拋釉磚變形的因素

全拋釉瓷磚與普通的仿古瓷磚不同之處在於磚坯表面不僅有面釉和花釉，而且在花釉上面還增加了一層拋釉，該層拋釉在燒成過程中需重新熔融。因此，全拋釉瓷磚相對仿古瓷磚來說磚形控制難度更高。在實際生產中，一般根據全拋釉瓷磚產生變形的階段可分為燒成變形和後期變形（滯後變形），燒成變形佔主導地位。燒成變形主要由於坯釉的膨脹係數不匹配、坯釉的溫度不匹配和燒成制度不合理等引起的；後期變形主要由於燒結程度低，在釋放內應力的過程中導致成品磚變形。

全拋釉的熱膨脹係數比面釉、坯體的熱膨脹係數低，為了保證瓷磚燒成後的磚型穩定，需有效控制面釉和全拋釉的熱膨脹係數。在燒成高溫區，由於存在大量的液相，磚坯在自身重力的作用下，基本上保持平直的形狀；然而，在冷卻階段，磚坯和釉層會隨著溫度的降低而發生收縮，膨脹係數越大收縮越大。當釉層膨脹係數大於坯體的膨脹係數時，冷卻後全拋釉磚呈現凹變形；當釉層膨脹係數小於坯體的膨脹係數時，冷卻後拋釉磚呈現凸變形。如果坯體和釉層的膨脹係數相差越大，全拋釉磚出窯後的變形度就越大。在實際生產過程中，筆者公司初始使用了A全拋釉，發現經常出現產品凸變形，判斷變形原因可能是二者的膨脹係數相差較大，因此，更換用B全拋釉，發現磚形有明顯的好轉，產品變形得到了有效地控制。筆者採用NETZSCH熱膨脹儀對A全拋釉、B全拋釉和坯體進行了膨脹係數測定（見圖1）。

圖1 坯體和不同全拋釉的膨脹曲線對比圖

從圖1可以看出，在同一溫度點，A全拋釉的膨脹係數和坯體的膨脹係數相差較大，B全拋釉的膨脹係數和坯體的膨脹係數相差較小。所以，這也證實了採用B全拋釉後變形得到有效控制的原因。

2坯體配方的穩定性

全拋釉瓷磚使用的原材料是直接從礦山開採回來沒有經過加工的，所以原材料的組成在一定範圍內存在波動，穩定性差。如果使用從礦山上運回的原材料直接按照配方單投料，就會出現每次所用粉料的化學成份不一致問題。此外，在配料過程中，如果投料司機的責任心不強，沒有嚴格按照配方單進行投料也會造成配方化學成份不穩定。粉料的化學成份波動，首先，會造成坯體燒成溫度出現波動，使得窯爐內的溫度和氣流不斷波動，影響到磚坯的受熱，導致產品的磚形變化；其次，化學成份的變化也會造成膨脹係數的發生變化，膨脹係數的變化最終會導致產品磚形發生變化。

針對上述可能會影響配方化學成份的穩定性的因素，筆者在產品生產過程中通過以下方式加以處理：首先，增加主要原材料的儲量，對進廠的所有原材料進行多次均化，在不同取樣點試燒小樣的燒結密度達到基本一致才可以投入使用；其次，針對投料過程中可能會造成的偏差，一方面對投料司機進行培訓，使其提高投料準確性的認識；另一方面安排專職人員對鏟車司機投料過程進行跟蹤和監督，提高投料的準確性；最後，漿料球磨後，放入1000t以上的漿池中再次進行均化處理後才能使用。通過上述措施，瓷磚的變形有了明顯的降低。

瓷磚耐火度、硬度，及高溫粘度隨氧化鋁含量增加而提高，提高坯體中氧化鋁的含量，可以有效減少坯體在高溫下的變形度。在實際生產中，大部分拋釉磚的吸水率都控制在0.1%以下。當氧化鋁含量低於18%時，坯體高溫強度較低，在燒成過程中容易發生變形，在實際生產中，大多數廠家的拋釉磚的氧化鋁含量控制在18%～21%之間。這是因為坯體中氧化鋁自身熔點高，以及高溫下生成莫來石晶相能起到骨架作用，可以有效避免磚坯在高溫下強度不夠而發生變形。此外，為了降低配方的燒成溫度，在配方中會引入一些低溫料，一般情況以黏度高的鉀長石為主，適當加入部分黏度較低的鈉長石和滑石，並控制氧化鈣的含量，以防止磚坯發生變形。

筆者採用高溫顯微鏡對全拋釉的燒成過程進行了觀察，發現全拋釉在1200℃左右開始熔融，約1230℃ 「成熟」（熔成半球），全拋釉瓷磚的燒成溫度一般控制在1220℃左右。在全拋釉瓷磚燒成時，上層的全拋釉需要依靠磚坯提供支撐，所以要增加磚坯在高溫的強度。否則，磚坯容易發生變形。筆者通過調整窯爐燒成曲線、窯爐壓力和輥棒間距以減少磚坯在高溫保溫階段的受力，達到改善瓷磚磚形的目的。

（1） 燒成曲線的調整

針對全拋釉在燒成階段的物理特性，在保持底溫不變的情況下，對窯爐的面溫燒成曲線做了相應調整（見圖2）。

圖2 燒成曲線面溫對比圖

從圖2可以看出：兩條燒成曲線不同之處主要集中在1200℃以上溫度：調整前的燒成曲線是在1201℃（33區）經升到1215℃後(35區)，在1215℃（36區—41區）進行保溫；調整後的燒成曲線在1201℃（33區—35區）進行保溫後直接升到1216℃（37區），然後迅速降到1208℃，並在1208℃（39區—41區）進行保溫。通過對燒成曲線的調整，拋釉磚的變形明顯減小，全拋釉效果未見降低。說明通過對保溫階段面溫曲線的調整，即保證全拋釉完全融平，又能減少全拋釉熔融時對磚形的影響。

（2） 輥棒間距的調整

在燒成過程中，磚坯經過高溫區時已經受熱軟化，磚坯在自身重力作用下很容易發生變形。為了減少全拋釉磚變形程度，有不少生產全拋釉產品的廠家將高溫區和保溫區的輥棒換成小直徑輥棒（Φ 50或Φ 45）。同時，減小輥棒間的距離，通過上述技改後，全拋釉磚的變形明顯改善。這是因為在輥道窯內，磚坯依靠輥棒的轉動在窯爐里前進，磚坯與輥棒之間是線接觸，兩條輥棒的間距大（相當於力矩大），增大了磚坯自身重力作用下發生高溫蠕變下墜變形，磚坯越容易向下彎曲，變形越明顯；減小輥棒間距相當於減小磚坯在兩條輥棒間的力矩，可以有效減小磚坯向下彎曲的程度，從而減小變形。

（3） 窯爐壓力的調整

為了提高磚坯的排水速度、氧化速度，以及控制瓷磚的質量，通常情況下會拉大預熱帶底部的排煙風閘，這樣就會使輥棒底部的煙氣流動速度比輥棒上部快，造成底部壓力比上部小。另外，為了控制磚面質量，在高溫段磚坯底溫的溫度往往比磚坯面部高，會造成高溫煙氣從底部走到上面，所以增加了底面的壓力差。窯爐底面的壓力差相對大氣壓來說很小，但是在高溫下磚坯自身的強度較小的情況下，也容易造成磚坯變形。在實際生產中，點火面槍數量一般是點火底槍數量的一半左右，通過控制點火面槍的數量來控制整體壓力和底面間的壓力差。

（4） 關鍵溫度點的控制

一般情況下，瓷磚坯體配方中石英（SiO2）的含量在65%～70%之間，而在燒成和冷卻過程中石英會發生相變，石英發生相變時都伴隨著體積的變化。石英的相變除了β石英轉變成α石英外，造成石英體積急劇變化還有在870℃附近時α石英轉和α磷石英的相變（升溫時α石英→α磷石英，體積變大；降溫時α磷石英→α石英，體積變小），這個相變過程雖然不是很快，但是發生相變時石英體積變化達12.7%，石英的體積變化在冷卻時對磚形的影響也比較大。在升溫時，如果面溫度先達到870℃，坯體上面石英先發生相變膨脹，磚形朝凸的方向變化；如果底溫度先達到870℃，坯體下面石英先發生相變膨脹，磚形朝凹的方向變化。在冷卻階段，如果面溫先達到870℃，坯體上部石英發生相變收縮，坯體中的液相會填充到石英收縮後留下的空隙中；當底部溫度隨後到870℃時，隨著溫度的降低，液相固化而使面部可塑性明顯下降，以及顆粒基本喪失遷移能力而保持相對硬化。因而沒有足夠量的液相來填充石英收縮留下的空隙，坯體只有靠自身收縮填補體積變化所留下的空隙，磚形會朝凸的方向變化；當底部溫度先到870℃時，變化剛好相反。在實際操作過程中為了控制磚形，應盡量減小在870℃時的底面溫差。在冷卻階段，我們通過控制急冷風管的開度來控制底面溫度，盡量使得底面風管開度比較接近。

產品變形是全拋釉磚生產中常出現的問題，我們在分析產品變形原因的基礎上，通過調整坯釉膨脹係數、坯體配方穩定性、燒成曲線、輥棒間距、窯爐壓力和關鍵溫度點的控制等方面的工藝，能有效減少全拋釉磚產品變形，並提高了全拋釉磚產品質量和成品率。

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