1樓：匿名使用者
現以自清潔陶瓷中衛生陶瓷的燒成為例，我們使用的是隧道窯快速燒成技術。隧道窯是一種氣流作逆向水平流動的橫焰式陶瓷加熱裝置，製品在隧道窯中要先後經過預熱帶、燒成帶、急冷帶、緩冷帶及快冷帶等過程（如圖5）。為保證隧道窯各帶中溫度分佈的均勻性，並使其燒成周期儘可能縮短，應首先在改進坯、釉料配方的基礎上改進燒成方法，使窯爐斷面呈低矮、扁平懸頂結構，優化衛生陶瓷產品的造型、結構設計，以便在快燒過程中保證產品質量。
圖5 快燒隧道窯的結構和氣流流動示意圖
5.1 坯釉燒成過程中所發生的物理化學變化
坯釉的燒成是一個由量變到質變的複雜過程。在整個燒成過程中坯釉在窯內經受溫度與氣氛變化的同時，伴隨著失重、收縮以及密度、顏色、強度、硬度等物理特性的變化，自身發生顯著的質變化學變化。根據坯釉的燒成過程中所發生的物理化學變化特徵，可以將燒成分為五個階段，見表6。
表6 坯釉在燒成過程中的物理化學變化
階段名稱 溫度範圍 主要作用
物理變化 化學變化
低溫階段 室溫~300℃ 排除機械水、吸附水，質量減輕，氣孔率增加
氧化分解階段 300~1000℃ (一)質量減輕
(二)氣孔率增加
(三)硬度與機械強度增加 (一)氧化反應：
1.碳素及有機物氧化；2.硫化鐵氧化
(二)分解反應：
1.結晶水分解排除；2.碳酸鹽分解；3.硫酸鹽分解；4.氫氧化鐵分解
(三)晶型轉變：
1.石英的晶型轉變；
2.氧化鋁的晶型轉變
玻化成瓷階段 1000℃ (一)強度增加
(二)氣孔率降低，直到最小值
(三)體積收縮，相對密度增大
(四)色澤增白 (一)繼續氧化、分解（主要是碳素和硫酸鹽）
(二)固相熔融形成液相
(三)形成新的結晶——莫來石
(四)對在還原氣氛下燒成的製品**鐵還原成低價鐵，並形成低鐵矽酸鹽
高溫保溫階段 保持燒成溫度 (一)玻璃相進一步增多，莫來石晶體進一步發育成長
(二)晶體擴散，固相、液相分佈更為均勻
冷卻階段 燒成溫度~室溫 (一)液相凝固
(二)白度、光澤度增加
(三)硬度、機械強度增加 石英晶型轉變：
1.冷卻至573℃時，α-石英→β-石英
2.冷卻至270℃時，α-方石英→β-方石英
5.2 燒成制度
5.2.1 快燒隧道窯燒成帶截面溫度分佈及其均衡
通常，由預熱帶向燒成帶的轉換溫度為900～950℃ ，此後窯內的傳熱方式便既有對流傳熱又有輻射傳熱，在高溫帶窯內溫差超過15℃時就有可能導致桔釉、針孔、釉泡及至變形等欠燒或過燒缺陷，故在燒成帶更應採取必要的溫度均衡借施。為了減少燒成帶的溫差，首先應確定適宜灼窯爐斷面結構。為了使來自窯牆和窯頂火焰的熱輻射作用得到相互補充，應在窯頂與被燒製品的上邊緣之間選擇上部燒嘴的最佳位置，並應通過改進燒嘴結構避免窯內區域性溫度過高。
5.2.2 快燒隧道窯急冷帶截面溫度分佈及其均衡
從燒成溫度到800℃，由於坯體內液相尚處於熱塑性狀態，故可實施快速冷卻。這樣既可防止坯體中因液相析晶、晶體長大而影響製品的機械效能又可防止製品因釉面析晶而失去光澤，同時還可滿足快燒需要，縮短燒成周期[6]。但是，如果急冷速度過快會導致窯內區域性溫度過低、溫差太大，可能引起處在窯內不同部位的製品或製品的不同部位結晶程度的差異，急冷過快還可能超過窯具所能承受的冷卻應力極限，影響到窯具的使用壽命。
為了防止急冷帶溫差過大可採取如下措施：
l）由於急冷帶傳熱主要是對流傳熱，因此它具有與預熱帶相似的窯爐斷面，而且在隧道窯的急冷帶設定“屏障”有助於遏制來自高溫燒成帶的熱輻射作用。
2）通過設定在製品上方和下方的多個噴孔向急冷帶橫向鼓人冷風或低溫熱風可達到預期急冷效果。但為避免窯內區域性過冷，應注意噴孔的合理選位及其結構形狀設計。
3）在窯體急冷帶設定分散、可變的熱風抽出系統可減少熱風向燒成帶的流動，並利於窯爐斷面溫度的分佈。
5.2.3 快燒隧道窯緩冷帶和終冷帶截面溫度分佈及其均衡
當製品冷卻到800℃以下時，坯體中液相已基本凝結為脆性固態而失去其熱塑性，製品只能靠彈性抵抗熱應力；尤其是衛生陶瓷製品，在冷卻到573℃時還會發生石英的晶型轉變並導致坯體體積發生急劇變化（體積收縮），會產生一定破壞應力，故在常規燒成中這一階段宜採用緩冷工藝。但是，在衛生陶瓷快速燒成的冷卻階段，如果坯體中的溫度分佈愈均衡則愈有利於製品安全、快速地通過這一關鍵階段。為縮短冷卻時間並保證窯爐冷卻帶截面溫度分佈均衡，可採取如下幾項措施：
l）在冷卻帶的起始階段，為減少自然升力對熱氣流分佈和截面溫度均勻的影響，窯頂可設計為具有較小間隙的低矮、扁平懸頂結構。
2）在急冷後採用較緩慢、均勻的冷卻（如圖5中所示），它有利於石英晶型轉變的順利完成。
3）在冷卻帶中、後期增設上、下冷風鼓人和熱風抽出裝置（如圖5中所示），這既有利於截面溫度均勻又利於實現快速燒成。
5.2.4 快燒隧道窯對裝窯方式、窯車檯面結構及窯具的要求
關於料垛的碼放，原則上應儘量減小料垛和窯頂、窯牆及窯車檯面間所形成的外：履道與料垛中的內通道之比[7]。首先應省通過採用平吊頂以便減小頂部外通道，然後通過合理碼放製品來減小頂部間隙，優化裝窯密度並可採用“上密下疏”的碼裝方式，亦可採用混裝方式並將熱容較大的製品置於上部，由此使上、下溫差減小。
窯車檯面結構應採用輕質或中空、耐熱、保溫材料製作，窯具宜採用輕質、薄壁、抗熱震效能好、荷重軟化溫度高的耐火材料，窯具與產品質量比控制在2.0以內。