淺談細陶瓷的快速燒成,認識陶瓷文化

燒成制度要根據坯釉組成、顆粒結構和器型與大小而定。高嶺一長石一石英系硬瓷的箱燒溫度很高(~1400C)。實踐證明,這類製品的燒成周期(包括加熱與冷卻時間)可以從傳統的幾十小時縮短到2-8小時。因此在某些溫度範圍應按反應要求給予必要的反應時間,否則製品就會有種種缺陷,甚至成為廢品。

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(一)加熱過程:

陶瓷坯體在加熱過程中進行脫水、分解、氧化、燒結和瓷化等反應。並相應地排出氣體和發生體積變化。這些反應都是隨著升溫速率的加快而變得劇烈起來。脫水、分解、氧化反應是在予熱排溫度範圍內發生的。在快速燒成制度中,特別要重視予熱帶的燒成條件,對一次燒成或塑性粘土量多的精陶之類製品更要處理得當,不然就會導致爆裂、起泡膨凸、黑心等不良後果。

快速燒成的坯體必須是充分乾燥的、殘餘水份應低於1%。在100℃~200℃之間排除杯盤坯中少量殘餘水份的時間只要幾分鐘(~5分)。粘土礦物中OH脫出的溫度與速率隨升溫速率而變化。如圖2所示,升溫速率從2℃/分提高到30℃/分,高嶺土脫出OH的吸熱峰從500C左右提高到700C左右,而且反應強度變大。

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(二)冷卻過程:

陶瓷坯釉在高溫呈熱塑性狀態,從燒成溫度到750~800C一般可以急冷。約在700C到450~500C溫度範圍內需要緩慢冷卻,厚壁製品更要很慢冷卻。傳統陶瓷坯體中都含有一定數量的遊離SiO,SiO2高低溫型晶相的轉化會有急劇的體積變化。β一方石英573Ca石英,β一方石英20~270Ca方石英。遊離SiO2含量愈多,冷卻應愈慢,對含有方石英的燒成坯體更要注意臨近出窯溫度時的冷卻速率。

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(三)溫度曲線:

傳統的燒成制度也考慮以上加熱和冷卻過程的反應的影響,但是由於燒成周期很長,實際上燒成各時期的速率變化不很大,可以近似地看作是線性升溫和冷卻,快速燒成曲線與傳統燒成曲線的對比。

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二、快速燒成窯的技術特徵

細陶瓷燒成通常用的室式窯或隧道窯不能快速而均勻地加熱或冷卻製品。以致燒成周期長達幾十小時。傳統隧道窯的截面高大,製品密集堆放,各部位製品的溫差懸殊。

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(一)截面

為了能夠達到窯道截面上的溫度的均勻一致,燃料加熱的隧道窯通道更加趨向於減小的高度,截面成為扁平的形式。例如有效高度為250~300毫米,有效寬度為600~840毫米,這樣的小截面,溫度很容易達到均勻一致,並且易於控制,杯或其他空心製品的釉燒(1400C)週期就能縮短到2小時,茶餐具的高溫彩燒(1250一1300C)週期僅60~90分鐘。

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(二)噴咀

普通噴咀噴出氣流速率低,不能在窯內造成氣流的再迴圈和強烈攪動、快速燒成窯的一項重要技術措施就是採用高速噴咀,以高速燃氣氣流(裡德哈默爾廠600毫米~1050毫米寬度推板窯採用的噴噴出速度為40~60米/秒)吸引窯內氣流再迴圈,可以大大提高傳熱效率,從各個方面對製品進行均勻決速的加熱。

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(三)築窯材料

為了窯內溫度能按照燒成溫度曲線的要求而靈活自如地調節,築窯材料要選用導熱率低、熱容小,並有一定強度的輕質高溫耐火材料和效能優良的保溫材料。這種窯牆的重量輕,吸熱少,散熱也低,溫度調節才能靈活。特別在高溫區域,溫度調節受窯牆輻射熱的影響很大,窯牆的熱容大,容易造成滯後現象,採用輕質材料就可以減少這種滯後性。