確定500×500mm地磚陶瓷制品的燒成制度

確 定 500 500mm地 磚 陶 瓷 制 品 的 燒 成 制 度v第 五 組 基 本 要 求確 定 燒 成 過 程 中 的 物 理 化 學 變 化制 定 燒 成 溫 度 曲 線制 定 氣 氛 制 度制 定 壓 力 制 度 任 務 分 配 燒 成 過 程 中 的 物 理 化 學 變 化 - 文 予 曦 、 許 宏 琳 制 定 燒 成 溫 度 曲 線 - 陳 剛 制 定 氣 氛 制 度 - 周 望 林 、 蒲 坤 寧 制 定 壓 力 制 度 - 何 媛 媛 陶 瓷 燒 成 制 度 的 要 求 v 各 階 段 應 有 一 定 的 升 溫 或 降 溫 濕 度 ， 不 得 超 過 ， 以 免 坯 體 內(nèi) 外 溫 差 過 大 而 形成 破 壞 力 。 同 時 還 應 考 慮 到 該 階 段 中 所 進 行 的 物 理 化 學 變 化 所 需 要 的 時 間 。v 在 適 宜 的 燒 成 溫 度 下 應 有 一 定 的 保 溫 時 間 ， 以 使 坯 體 內(nèi) 外 溫 度 趨 于 一 致 。 保證 坯 體 內(nèi) 外 充 分 燒 結 和 釉 面 成 熟 平 整 。v在 某 些 階 段 應 保 持 一 定 的 氣 氛 ， 以 保 證 坯 體 中 某 些 物 理 化 學 過 程 進 行 。 燒 成 過 程 的 物 理 化 學 變 化v 燒 成 過 程 中 的 物 理 變 化 主 要 有 坯 體 質 量 的 減 輕 、 體 積 收 縮 、 氣 孔 率 改 變 、 顏色 變 化 及 強 度 與 硬 度 的 變 化 。v 燒 成 過 程 的 化 學 變 化 主 要 有 坯 體 內(nèi) 物 質 氧 化 與 分 解 、 坯 體 內(nèi) 物 質 的 還 原 、 新晶 相 的 生 成 與 晶 體 長 大 、 晶 型 轉 變 。 物 理 變 化 坯 體 質 量 的 減 輕 ：1、 在 低 溫 階 段 ， 隨 著 溫 度 的 升 高 ， 坯 體 的 機 械 吸 附 水 被 排 除 ， 質 量 減 輕 ，坯 體 的 失 重 等 于 排 出 的 機 械 吸 附 水 的 質 量 。2、 在 中 溫 階 段 ， 由 于 化 學 結 晶 水 的 排 除 而 急 劇 失 重 。 此 外 ， 由 于 有 機 物 和礦 物 雜 質 的 氧 化 與 分 解 并 放 出 大 量 的 氣 體 ， 也 會 失 去 一 定 的 質 量 。 體 積 收 縮 ： 在 低 溫 階 段 ， 由 于 殘 余 水 分 的 蒸 發(fā) ， 體 積 微 有 收 縮 ， 以 后 就 幾 乎 維 持 不變 。 到 573 時 ， -石 英 轉 化 為 -石 英 。 這 種 轉 變 將 使 石 英 的 相 對 密 度降 低 ， 體 積 膨 脹 ， 從 而 影 響 坯 體 的 體 積 。 氣 孔 率 改 變 ： 坯 體 的 氣 孔 率 由 低 溫 階 段 器 逐 漸 增 加 ， 到 氧 化 階 段 末 期 達 最 高 峰 。 隨 著 溫 度 的 進 一 步 升 高 ， 由 于 液 相 的 形 成 和 體 積 的 收 縮 而 使 氣 孔 率 逐 漸 降 低 ，到 達 燒 成 溫 度 時 氣 孔 率 為 最 低 。 如 溫 度 繼 續(xù) 升 高 ， 有 過 燒 現(xiàn) 象 ， 氣 孔 率又 隨 坯 體 的 膨 脹 而 增 加 。 顏 色 變 化 ：末 期 前 坯 體 的 顏 色 取 決 于 坯 體 中 的 雜 質 。 有 多 量 有 機 物 存 在 時 呈灰 色 ， 有 鐵 質 存 在 時 呈 淺 黃 色 。 燒 成 過 程 中 至 中 溫 階 段 結 束 ， 由于 有 機 物 都 已 揮 發(fā) ， 只 有 鐵 質 被 氧 化 為 Fe2O3， 所 以 一 般 呈 粉 紅 色 。以 后 經(jīng) 高 溫 燒 成 后 ， 如 是 氧 化 焰 則 呈 淺 黃 色 或 紅 色 如 是 還 原 焰 則由 于 Fe2O3被 還 原 為 FeO并 生 成 硅 酸 亞 鐵 ， 所 以 呈 泛 青 或 白 色 ， 而發(fā) 生 過 燒 則 FeO再 次 被 氧 化 成 Fe2O3而 造 成 制 品 發(fā) 黃 。強 度 與 硬 度 的 變 化 ： 低 溫 階 段 隨 著 機 械 吸 附 水 的 消 失 ， 強 度 略 有 提 高 結 晶 水 排 除 階 段則 無 明 顯 變 化 。 到 了 570 石 英 轉 變 時 ， 強 度 則 有 所 下 降 750 以后 強 度 才 逐 漸 增 加 ， 此 時 應 控 制 好 燒 成 溫 度 防 止 過 燒 。坯 體 在 750 以 前 是 非 常 脆 弱 的 ， 750 以 后 ， 由 于 長 石 -石 英 玻 璃質 及 莫 來 石 晶 體 開 始 形 成 ， 硬 度 逐 漸 增 加 ， 在 良 好 的 燒 成 溫 度 下冷 卻 后 ， 陶 瓷 器 的 硬 度 一 般 可 達 莫 氏 7-8級 。 化 學 變 化坯 體 內(nèi) 物 質 氧 化 、 分 解 ：1、 在 中 溫 階 段 ， 隨 著 升 溫 速 度 的 加 快 ， 碳 素 與 硫 化 物 及 有 機 物 會 發(fā) 生氧 化 ， 坯 體 中 的 這 些 物 質 有 的 來 源 原 料 ， 有 的 則 來 自 低 溫 焙 燒 是 未 燃 盡 、沉 積 在 坯 體 表 面 的 碳 粒 。 隨 著 溫 度 的 進 一 步 升 高 ， 碳 酸 鹽 發(fā) 生 分 解 ， 分解 溫 度 為 400-1050 。2、 在 高 溫 階 段 會 繼 續(xù) 進 行 氧 化 、 分 解 反 應 ， 因 為 坯 體 在 中 溫 階 段 的 氧化 分 解 是 不 完 全 的 ， 在 中 溫 階 段 由 于 水 汽 及 其 他 氣 體 的 急 劇 排 除 ， 在 坯體 周 圍 有 一 層 氣 膜 ， 妨 礙 氧 氣 繼 續(xù) 向 坯 體 內(nèi) 部 滲 透 ， 從 而 使 坯 體 氣 孔 中的 沉 積 物 難 以 燒 盡 。坯 體 內(nèi) 物 質 的 還 原 ：還 原 反 應 只 發(fā) 生 在 高 溫 階 段 ， 此 時 的 氣 氛 為 還 原 氣 氛 。 在 高 溫 階 段1000-1100 時 ， 氧 化 鐵 被 還 原 為 氧 化 亞 鐵 ， 呈 青 色 。 新 晶 相 的 生 成 與 晶 體 長 大 ：高 溫 階 段 ， 高 嶺 土 在 中 溫 階 段 脫 水 生 產(chǎn) 偏 高 嶺 石 后 ， 至 900 以 上 時 分 解 成 游離 氧 化 鋁 和 氧 化 硅 ， 至 1100-1200 時 又 開 始 重 新 結 晶 為 莫 來 石 。 過 剩 的 氧 化硅 則 轉 變 為 方 石 英 ， 再 與 莫 來 石 晶 體 一 起 形 成 坯 體 的 骨 架 ， 而 玻 璃 態(tài) 的 液 相則 起 到 膠 合 作 用 ， 并 填 充 所 有 的 空 隙 ， 使 制 品 形 成 一 個 整 體 。 晶 型 轉 變 ： 石 英 的 晶 型 轉 變 發(fā) 生 在 中 溫 階 段 和 冷 卻 階 段 。1、 在 中 溫 階 段 ， 石 英 在 573 發(fā) 生 晶 型 轉 變 ， 由 -石 英 轉 化 為 -石 英 ， 同 時伴 有 0.82%的 體 積 膨 脹 ， 是 坯 體 的 體 積 膨 脹 ， 相 對 密 度 下 降 。 此 階 段 坯 體 的 氣孔 率 較 高 ， 可 部 分 抵 消 因 石 英 轉 變 所 引 起 的 破 壞 應 力 。 隨 著 溫 度 的 升 高 ， 坯體 的 機 械 強 度 也 得 到 提 高 ， 具 有 一 定 的 強 度 來 抵 抗 膨 脹 應 力 。2、 在 冷 卻 階 段 也 存 在 晶 型 轉 變 。 其 中 由 800 冷 卻 至 400 是 冷 卻 的 危 險 時 期 。在 573 時 ， -石 英 轉 化 為 -石 英 ， 同 樣 伴 有 較 大 的 體 積 變 化 ， 并 且 轉 化 速 度相 當 快 。 如 果 冷 卻 過 快 ， 極 易 造 成 溫 度 不 均 ， 不 僅 形 成 較 大 的 體 積 變 化 ， 而且 瓷 坯 內(nèi) 部 和 表 面 也 將 出 現(xiàn) 較 大 的 熱 應 力 ， 從 而 瓷 坯 出 現(xiàn) 炸 裂 缺 陷 。 制 定 燒 成 溫 度 曲 線v 燒成各階段的升溫速度v 冷卻速度v 最高燒成溫度v 高溫?；?燒 成 各 階 段 的 升 溫 速 度 低 溫 階 段 （ 常 溫 階 段 -300 ） ：低 溫 階 段 實 際 上 是 坯 體 干 燥 的 延 續(xù) ， 升 溫 速 度 主 要 取 決 于 進 窯 坯 體 的含 水 量 、 坯 體 的 厚 度 、 窯 內(nèi) 實 際 的 溫 差 和 裝 坯 量 。當 坯 體 進 窯 水 分 高 、 裝 坯 量 大 或 坯 體 較 厚 時 ， 升 溫 太 快 將 引 起 坯 體 內(nèi)部 水 蒸 氣 壓 力 增 高 ， 易 產(chǎn) 生 開 裂 或 開 裂 。在 燒 成 500 500mm地 磚 陶 瓷 制 品 時 ， 由 于 坯 體 的 入 窯 含 水 率 為 2.5%，所 以 此 階 段 升 溫 速 度 應 緩 慢 。 中 溫 階 段 （ 300-950 ） ： 此 階 段 的 升 溫 速 度 取 決 于 原 料 的 純 度 和 坯 體 的 厚 度 ， 也 與 氣 體 介 質的 流 速 與 火 焰 性 質 有 關 。 原 料 純 且 分 解 物 少 、 制 品 較 薄 時 ， 則 升 溫 可 以 快 些 ； 如 坯 體 內(nèi) 雜 質較 多 而 且 制 品 較 厚 ， 氧 化 分 解 費 時 較 長 或 窯 內(nèi) 溫 差 大 ， 升 溫 速 度 不易 太 快 ； 當 溫 度 尚 未 達 到 燒 結 溫 度 以 前 ， 結 晶 水 及 分 解 的 氣 體 產(chǎn) 物 排 除 是 自 由 進 行 的 ， 而 且 沒 有 收 縮 ， 因 而 制 品 中 不 會 產(chǎn) 生 應 力 ， 故升 溫 速 度 可 加 快 。 在 燒 成 地 磚 陶 瓷 制 品 時 ， 850 之 前 升 溫 速 度 可 以 快 些 ， 因 氧 化 硅 的含 量 較 多 ， 在 573 時 要 控 制 升 溫 速 度 。 高 溫 階 段 （ 950 -最 高 燒 成 溫 度 ） ：高 溫 階 段 的 升 溫 速 度 取 決 于 窯 的 結 構 、 裝 窯 的 密 度 以 及 坯 體 收 縮 變 化的 程 度 和 燒 結 范 圍 寬 窄 等 因 素 。當 窯 的 容 積 較 大 的 時 候 ， 升 溫 過 快 則 窯 內(nèi) 溫 差 大 ， 將 引 起 高 溫 反 應 不均 勻 。 坯 體 中 的 玻 璃 相 出 現(xiàn) 的 數(shù) 量 和 速 度 對 坯 體 的 收 縮 產(chǎn) 生 不 同 程度 的 影 響 ， 應 根 據(jù) 不 同 的 收 縮 來 升 溫 。 最 高 燒 成 溫 度最 高 燒 成 溫 度 是 指 制 品 在 燒 成 過 程 中 所 受 的 最 高 溫 度 。燒 成 溫 度 的 高 低 取 決 于 坯 料 的 組 成 、 坯 料 所 要 求 達 到 的 物 性 指 標 、 坯體 開 始 軟 化 的 溫 度 和 燒 成 速 度 的 快 慢 等 因 素 。對 于 燒 結 范 圍 寬 的 坯 料 ， 可 選 擇 在 上 限 溫 度 和 較 短 的 時 間 燒 成 ； 對 于燒 結 范 圍 窄 的 坯 料 ， 則 宜 選 擇 在 下 限 并 以 較 長 的 時 間 進 行 燒 成 。最 高 燒 成 溫 度 的 確 定 ：根 據(jù) 公 式 ： T=1554.3+5.3 A-12.4RO， 可 得 T=1555T(最 高 燒 成 溫 度 ） =0.8T=1244T耐 火 度 ;A黏 土 中 SiO2+Al2O3=100%時 Al2O3的 百 分 率 ;RO黏 土 中 SiO2+Al2O3=100%時 帶 入 的 其 他 雜 質 氧 化 物 的 百 分 率 . 高 溫 保 火一 般 在 氧 化 階 段 結 束 將 要 轉 入 還 原 之 前 進 行 一 次 保 溫 （ 中 火 保溫 ） 。在 接 近 止 火 時 又 需 進 行 一 次 保 溫 （ 高 火 保 溫 ） 。保 溫 的 目 的 是 拉 平 窯 內(nèi) 溫 差 ， 使 全 窯 產(chǎn) 品 的 高 溫 反 應 均 勻 一 致 。保 溫 時 間 的 長 短 取 決 于 窯 的 結 構 、 大 小 、 窯 內(nèi) 溫 差 情 況 、 坯 體厚 度 及 大 小 、 制 品 所 要 求 達 到 的 玻 化 程 度 。 冷 卻 速 度急 冷 ： 止 火 溫 度 -700坯 體 尚 處 于 有 較 多 液 相 的 塑 性 階 段 ， 受 力 必 須 均 勻 且 避 免 撞 壓 。 否 則 極 易產(chǎn) 生 變 形 。 此 階 段 快 速 冷 卻 所 產(chǎn) 生 的 熱 應 力 被 坯 體 中 的 殘 余 液 相 緩 沖 ， 快冷 不 會 開 裂 。 可 達 到 100 150 min的 降 溫 速 率 ,降 溫 速 度 快 。這 一 階 段 的 目 的 是 將 處 于 高 溫 狀 態(tài) 的 坯 體 快 速 冷 卻 至 石 英 晶 型 的 轉 換 點573 附 近 。 以 形 成 一 個 過 渡 區(qū) 。 讓 晶 體 的 轉 化 有 較 長 且 緩 和 的 時 間 。 保證 其 不 會 因 產(chǎn) 生 收 縮 應 力 而 開 裂 。緩 冷 ： 700-400坯 體 剛 進 入 緩 冷 區(qū) 時 ， 脆 性 較 大 ；石 英 在 573 左 右 發(fā) 生 晶 型 轉 換 ， 體 積 快 速 收 縮 ， 冷 卻 速 率 不 可 超 過 30 min； 強 冷 ： 400 -出 窯 溫 度坯 體 已 完 全 固 化 。 強 度 也 隨 之 增 加 。 此 階 段 可 直 接 對 坯 體 吹 冷 風 ， 快 速 冷 卻 。 燒 成 溫 度 曲 線 制 定 氣 氛 制 度 低 溫 階 段 ：低 溫 階 段 對 氣 氛 沒 有 特 殊 要 求 。 中 溫 階 段 ：此 階 段 要 求 為 氧 化 氣 氛 （ 氧 化 焰 ） ， 為 硫 化 物 、 有 機 物 與碳 素 的 氧 化 提 供 條 件 。氧 化 焰 是 在 空 氣 供 給 充 分 、 燃 料 完 全 的 情 況 下 所 產(chǎn) 生 的 一種 無 煙 而 透 明 的 火 焰 。 空 氣 過 剩 系 數(shù) 大 于 1， 燃 燒 的 產(chǎn)物 的 主 要 成 分 是 二 氧 化 碳 和 剩 余 的 氧 氣 ， 不 含 可 燃 物 質 。氧 含 量 在 弱 氧 化 焰 時 為 2%-5%， 強 氧 化 焰 時 8%-10%。 高 溫 階 段 ： 前 期 為 氧 化 氣 氛 ， 繼 續(xù) 進 行 氧 化 分 解 反 應 。 后 期 為 還 原 氣 氛 ， 進 行 鐵 的 還 原 與 分 解 。保 溫 階 段 ：當 鐵 的 含 量 高 時 ， 采 用 還 原 氣 氛 。含 鈦 量 高 時 ， 采 用 氧 化 氣 氛 燒 成 。含 硫 酸 鹽 、 鐵 等 時 ， 吸 附 性 小 的 坯 料 ， 采 用 還 原 氣 氛 。含 有 機 物 多 、 鐵 含 量 少 、 鈦 的 的 含 量 多 ， 吸 附 性 強 的 坯料 ， 采 用 氧 化 氣 氛 。 制 定 壓 力 制 度燒 成 帶 保 持 微 正 壓 ， 使 外 界 冷 空 氣 難 以 入 窯 ， 穩(wěn) 定 窯 內(nèi) 氣 氛和 溫 度 。高 火 保 溫 區(qū) 保 持 微 正 壓 以 保 證 弱 還 原 氣 氛 ， 防 止 制 品 二 次 氧化 。零 壓 點 控 制 在 預 熱 與 燒 成 兩 帶 之 間 ， 使 氧 化 、 還 原 階 段 分 明 。零 壓 位 的 穩(wěn) 定 與 否 影 響 氣 氛 制 度 ： 零 壓 位 向 后 移 就 會 延 長 氧化 時 間 ， 縮 短 還 原 時 間 ， 造 成 還 原 不 足 ； 零 壓 位 往 前 移 又 會造 成 制 品 氧 化 不 足 ， 都 會 影 響 產(chǎn) 品 品 質 。冷 卻 帶 一 般 處 于 正 壓 下 ， 但 正 壓 不 宜 過 大 ， 窯 尾 正 壓 最 大 為15Pa. 謝謝觀賞