仿骨质瓷一次快速烧成

表 ４ 一次烧成釉料配方（ｗｔ％）
原料
紫金长石 龙岩高岭洗泥
石英
滑石
白云石
氧化锌
含量
４８
１３．５
２２
４
１０
２．５
表 ５ 一次烧成釉料化学组成（ｗｔ％）
组成
ＳｉＯ２
Ａ１２Ｏ３
ＣａＯ
ＭｇＯ
ＺｎＯ
Ｋ２Ｏ
Ｎａ２Ｏ
Ｉ．Ｌ
＃２
６４．８
１２．１
５．９
２２００６ 年第 ５ 期 （第 １１３ 期）
１前 言
实现陶瓷制品的快速烧成，是陶瓷技术人员研究的重 要项目之一。快速烧成具有烧成周期短、节能等优点。但大 部 分 的 国 内 陶 瓷 企 业 ，由 于 受 到 原 料 配 方 、产 品 器 型 和 窑 炉设备等诸多条件的制约，很少能实现真正意义上的快速 烧成。
仿骨质瓷在传统窑炉中， 烧成周期往往需要 １５ｈ 以 上 ， 而 在 一 次 烧 成 时 还 会 产 生 较 多 的 缺 陷 。要 把 烧 成 周 期 缩 短 至 ８ｈ 以 内 ，实 现 真 正 意 义 上 的 一 次 快 速 烧 成 ，必 须 从 原 料 选 用 、坯 釉 配 方 、成 形 、干 燥 、烧 成 制 度 和 窑 炉 设 计 等方面作综合协调。
０．２８
０．４７
３．１１
３．４４
＃２
６９．１０
１８．４５
０．２０
０．４２
０．６０
４．５０
２．３４
５．０４ ４．９８
８
ＦＯ ＳＨ Ａ Ｎ Ｃ Ｅ Ｒ Ａ Ｍ ＩＣ Ｓ
Ｖ ｏｌ．１６ Ｎ ｏ．５（ＳｅｒｉａｌＮ ｏ．１１３）
洗泥
称 量 、配 料
２２０目
高 岭 土 、长 石
球 磨 搅拌池
过筛
陈腐 练泥机
表 ６ 仿骨质瓷各阶段允许的升温速率
温度区间 （℃）
完成时间 允许升温
（ｈ）
速 率 （℃／ｈ）
烧成气氛
室 温 ～５００
１．４３
３５０
氧化气氛
５００～８００
１．２０
２５０
氧化气氛
８００～１ ０５０
１．２５
２００
氧化气氛
１ ０５０～１ ２５０
２．２２
９０
氧化气氛
迅速和完全；在 １ ０５０～１ ２５０℃温 度 区 间 ，坯 体 的 内 部 显 微结构产生大的变化，颗粒之间的距离拉近，液相大量生 成，二次莫来石开始形成，此时由于坯体收缩剧烈，除升 温不宜太快外，含氧量也无须过大，否则会影响升温，产 生温差。
产 品 的 器 型 设 计 对 一 次 快 烧 也 很 重 要 。设 计 器 型 要 厚薄匀称，尽量避免线条及角度的骤变，这样才能最大 限度减少应力的集中。由于仿骨质瓷生坯强度一般要 比 １ ３５０℃下 烧 成 的 硬 质 长 石 质 瓷 差 ，在 一 次 快 烧 时 ，如 果 器 型 唇 口 太 薄 ，会 出 现 唇 口 薄 釉 或“吃 釉 ”现 象 ，造 成 “粗 口 ”。 所 以 器 型 设 计 ，要 注 意 唇 口 厚 薄 适 中 ，尽 量 有
练泥
练泥
磁选机
练泥机 脱水
压滤机 除 铁
成形
干燥
修坯
施釉
白瓷选级 烧 成
装窑
仿骨质瓷的生产工艺流程图
剂含量较高， 但这样往往会造成釉的膨胀系数大于坯，引 起釉面龟裂。在快烧中，要解决这个问题，就必须设法提高 釉的弹性系数，因为釉的弹性大，即使釉的膨胀系数大于 坯，也不易引起釉面龟裂。提高釉的弹性有两个方法：一个 是在釉料中加入 ２．５％的氧化锌，这样对釉的机械性能、化 学 性 能 、釉 层 弹 性 、热 稳 定 性 和 光 泽 度 都 能 起 到 积 极 的 作 用；二是坯体在施釉时，控制釉层的厚度在 ０．３ｍｍ 以下，因 为薄釉层的弹性比厚釉层大。釉料的配方和化学成分见表 ４、表 ５。 ２．１．２ 仿骨质瓷的生产工艺
２ 综合试验和分析
２．１ 仿骨质瓷原料配方及工艺 ２．１．１ 枫溪仿骨质瓷的原料及配方
合理的原料和坯料配方，是实现一次快烧的基础。特 别要注意泥料配方中，应尽量减少 ８００℃以上才缓慢分解 的组分含量，如 ＣａＣＯ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＳＯ４ 等 ；颗 粒 结 构 配 备 要 合
理，才能使坯体在烧制过程中有合理的体积变化，烧后有 理想的显微结构。此外，坯料的颗粒级配也影响到烧成质 量 ：颗 粒 级 配 不 合 理 将 使 坯 体 密 度 小 、气 孔 多 ，不 利 于 坯 体 的快速烧成。
原料
表 １ ＃１ 坯料配方（ｗｔ％） 飞天燕洗泥 龙岩高岭土
紫金长石
含量
４０
３５
２５
原料 含量
表 ２ ＃２ 坯料配方（ｗｔ％） 大埔瓷土洗泥 飞天燕高岭土
紫金长石
４５
３０
２５
表 ３ ＃１ 和 ＃２ 配方化学组成（ｗｔ％）
组成
ＳｉＯ２
Ａ１２Ｏ３
Ｆｅ２Ｏ３
ＣａＯ
ＭｇＯ
Ｋ２Ｏ
Ｎａ２Ｏ
Ｉ．Ｌ
＃１
６７．４２
２０．０６ ０．１９
１０
烧成方法
烧成时间
传统窑炉烧成
１５ｈ
一次快烧
６．８ｈ
ＦＯ ＳＨ Ａ Ｎ Ｃ Ｅ Ｒ Ａ Ｍ ＩＣ Ｓ
Ｖ ｏｌ．１６ Ｎ ｏ．５（ＳｅｒｉａｌＮ ｏ．１１３）
表８ 吸水率
快速烧成与传统烧成产品质量比较
白度
光泽度
热 稳 定 性 （℃）
产品合格率
０．１％
７２
９０％
１８０～２０ 一次不裂
８１％
０．１％
７４
陶瓷制品的烧成是一个复杂的物理 － 化学变化过 程。在快速烧成时，由于各种变化过程的加速进行，要达 到像传统烧成方法一样各种反应进行得较完全， 就必须 合理制订烧成制度并予以严格控制。
（１） 温度制度的制订 在快速烧成的情况下，由于升温快，往往出现前 一阶段的反应尚未完成，温度就已经升高，所以在较 低温进行的反应被带到更高的温度下完成，出现了滞 后现象。 表 １ 和表 ２ 的 ＃１、＃２ 配方中， 飞天燕高岭土和龙岩 高 岭 土 ， 均 属 于 多 水 高 岭 土 ， 结 晶 水 的 排 除 由 ４５０～ ６５０℃延至 ６００～７５０℃完成，其它有机物、盐类的氧化分 解反应，也都不同程度地滞后。这在制订升温制度时应 充分考虑。 在窑内宽为 １ｍ、高为 ０．８４ｍ 的燃气隧道窑中，坯体入 窑水分为 １．８％的情况下， 测得本实验配方的坯体各阶段 所允许的升温速率，如表 ６ 所示。 （２） 气氛制度的制订 仿骨质瓷的烧成过程是在氧化气氛下完成。但由于 坯料中含有一定量的有机物和炭素，要使其氧化完全，就 应有足够浓的氧化气氛。但每一个反应，均在一定的时间 和温度区间完成， 合理控制各阶段的空气过剩系数非常 重要：在低温阶段，对气氛没有特殊要求；不管是隧道窑 或其它间歇式窑， 在 ５００℃下空气过剩系数不宜过大，否 则影响升温速度；在 ５００～１ ０５０℃区间，各类氧化分解反 应从弱到强，所以在此温度区间氧含量应增加，确保反应
在表 １ 中，＃１ 和 ＃２ 配方 通 过 引 入 熟 滑 石 ，把 ＭｇＯ 含 量提高到 ２％左右，能有效提高产品在高温下的粘度和热 稳定性，减少产品快速烧成时出现开裂的现象。
此外，原料的选择还应注意灼减量要小，易于烧结 成瓷。
快速烧成对釉料的性能要求较高，由于釉要在很短的 时间内熔融成熟，所以要适当降低釉的熔融温度，因此熔
２００６ 年第 ５ 期 （第 １１３ 期）
佛山陶瓷
７
仿骨质瓷一次快速烧成
吴维山
（潮州市瓷一厂 广东 潮州 ５２１０３１）
摘 要 近 年 来 ，潮 州 枫 溪 生 产 的 仿 骨 质 瓷 在 １ ２５０℃下 氧 化 烧 成 ，是 一 种 软 质 长 石 质 瓷 ，透 光 性 好、光泽柔和，深受国内外客 户 的 喜 爱 ，产 量 已 占 整 个 日 用 瓷 产 量 的 一 半 ，每 年 达 到 １．５ 亿 件 以 上 。 本文根据仿骨质瓷的特点，就如何实现一次快速烧成进行了试验和综合分析。 关键词 仿骨质瓷，一次快烧，综合分析
９６％
１８０～２０ 一次不裂
以液化石油气为燃料， 仿骨质瓷各温度区间空气过 剩系数控制见表 ７。
表 ７ 仿骨质瓷各温度区间的空气过剩系数
温 度 区 间 （℃）
空气过剩系数 α
５００℃以 下
１．０５～１．１０
５００～８００℃
１．１０～１．２０
８００～１ ０５０℃
１．１５～１．２０
１ ０５０～１ ２５０℃
１．０５～１．１０
（３） 压力制度的制订 窑内合理的压力制度是实现温度制度和气氛制度的 保证。仿骨质瓷是氧化焰烧成，所以窑内自始至终处于负 压状态。在隧道窑中，主要是通过控制总烟道闸板和排烟 孔小闸板来调控抽力； 控制好各道气幕和余热风机的风 量、风压以及燃烧器的燃烧量。表 ７ 为各温度区间所要求 的空气过剩系数值， 它主要是通过控制窑内相应各段负 压值来实现。在梭式窑等间歇式窑中，则通过控制烟囟抽 力和供气量来控制窑内负压。不管什么窑型，压力制度一 经调试确定，就应力求稳定，这样才能保证温度制度和气 氛制度的实现。 ２．３．７ 智能模糊逻辑调控器的应用 随着新型材料的应用， 陶瓷窑炉的结构也发生了变 化，尤其是适应民营企业生产的小截面燃气隧道窑，具有 壁 薄 、节 能 、截 面 温 差 小 、升 温 快 等 特 点 ， 为 陶 瓷 产 品 的 快 速烧成提供了很好的窑炉设备。但在实际生产中，经常会 受 到 天 气 、燃 料 、电 力 、人 工 操 作 等 不 稳 定 因 素 的 影 响 ， 造 成烧成过程和烧成质量的不稳定。如果采用 ＫＣ２１ 型智能 模糊逻辑调控器，即可根据产品的类别，制定出几种不同 的烧成制度输入电脑中，电脑能根据编程，对温度压力进 行实时检测，同时对检测结果与标准烧成制度进行比较。 若出现偏 差 ，调 控 电 脑 就 会 通 过 各 类 执 行 器 ，对 气 阀 、风 阀 、闸 板 等 实 施 调 节 ， 这 样 就 能 实 现 时 间 、温 度 、能 源 供 给 的同步，同时该调控电脑具有储存功能，通过打印机打印 出 整 个 烧 成 过 程 的 时 间 、温 度 、压 力 、供 气 等 运 行 曲 线 ， 供 操作人员比较和分析。所以配置 ＫＣ２１ 型智能模糊逻辑调