潘雄

摘 要： 本文主要論述大（?。r板在生產過程中，如何從坯體配方結構、坯料選材、成型壓力、壓機布料均勻度、釉面材料（干粒）、高溫燒成及冷卻控制等重點工藝控制，避免巖板在深加工過程中出現的切割裂、切崩、開孔裂、半透切割裂（暗裂）以及抗折強度低的問題。

關鍵詞：大（?。r板;切割裂;抗折強度;窯爐控制;配方

1 前言

巖板是采用不同礦石和粘土，經過科學的配比，再通過球磨、制粉、壓制成型、窯爐高溫煅燒、冷卻及后期深加工而成。如果生產過程中的坯體、釉料、干粒等配方結構、選料、成型、燒成、冷卻及深加工環(huán)節(jié)控制不合理時，容易出現暗裂、切割裂和切割崩等缺陷。如果大批量、長時間未能有效解決，會直接影響企業(yè)的聲譽及經濟效益。

2巖板坯體配方的設計對切割裂的影響

巖板坯體配方中的硅鋁與鉀鈉或鈣鎂比應重點把控，使之不出現因坯料過高溫的生燒或過低溫的過燒現象，保證巖板坯體有足夠的溶劑量，滿足巖板坯體中較高溫礦物熔融的需求。如果坯體中的溶劑量不足，形成晶相不足或殘余相過多時，會導致巖板在后期的深加工過程中，容易出現應力釋放不均的切割裂現象。

如果在釉面材料和燒成溫度不變的前提下，只是更換坯料，巖板產品則出現切割裂、開孔裂或抗折強度低現象，應考慮該坯料配方結構是否合理以及坯料中是否存在某些過高溫的生燒或過低溫的過燒等原因引起。

國內外部分企業(yè)大（?。r板的配方設計如表1所示。

3坯料選擇及坯溫高低對切割裂的影響

坯體配方的組成，不能僅看其化學成分，還要結合材料的性能進行綜合分析，坯料以中溫材料為主比較合適，這不僅有利于節(jié)能減碳，適應于國家的發(fā)展趨勢，同時還有利于提高氧化和快燒，不建議選用一種或多種超高溫材料與多種低溫材料搭配，組成所謂的“中溫”坯體配方進行生產，否則容易導致坯體中較高溫的材料未達到燒結度，而較低溫度的材料又易出現過燒現象，從而引起巖板產品的切割裂缺陷。

4 漿料球磨細度控制對切割裂的影響

在大巖板生產過程中，如果漿料細度控制不合理，漿料細度偏小時，在燒成溫度不變的前提下有可能出現過燒的切割裂;如果漿料細度偏大時，在燒成溫度不變的前提下有可能出現生燒的切割裂。

5成型壓力和布料均勻度對切割裂的影響

成型壓力的大小和布料均勻度對大巖板坯體的強度和密度有直接影響，在生產過程控制中，需要特別重視坯體的成型壓力是否偏低以及壓機布料是否均勻并及時修正，如果存在壓力偏低戓布料不均，燒結后巖板坯體密度差異過大，容易產生后期的切割裂或開孔裂缺陷。

6釉面材料對切割裂、切崩的影響。

目前生產巖板的釉面裝飾材料主要有：底（面）釉、拋釉、熔塊干粒、數碼釉、冰晶釉等等，如果上述釉面材料的配方組成、溫度或膨脹系數控制不合理，也會導致巖板坯體出現變形、切崩或切割裂現象。

如果底（面）釉中高溫材料比例過多而熔劑量不足，釉料存在生燒時，也極易導致巖板坯體出現切崩或切割裂現象（如圖1），可以通過減少釉中高溫材料比例或適當增加溶劑量，使釉料溫度降低可解決。

如果坯體和釉料的膨脹系數相差過大，不僅容易導致坯體出現波浪或耷邊的變形，同時也有可能出現應力釋放不均的切割裂或切崩缺陷（如圖1）。

如果正常生產某一款巖板產品時，該巖板產品沒有出現切崩或切割裂現象，在坯體和燒成制度不變的前提下，轉產另一款不同釉料、數碼釉或干粒巖板產品后，則出現切崩或切割裂現象，應該從上述釉面材料是否過高溫或膨脹系數不匹配等方面進行調整。

7燒成溫度控制對切崩、切割裂的影響

（1）巖板坯體在預熱氧化階段，需要嚴格控制其氧化時間和升溫速率，確保坯體達到氧化要求，升溫速率不宜過快或過慢，否則都容易導致坯體產生氧化不良或氣相過多現象，在后期加工過程中容易產生應力不均的切割裂、開孔裂等缺陷。

（2）如果燒成溫度偏低或高溫燒成時間不足時，也會導致巖板產品在后期加工過程中出現切崩、開孔裂或切割裂缺陷。

（3） 高溫燒成階段輥上/下溫度盡可能的接近，不宜相差過大，一般控制在5℃左右為宜，避免因輥上/下溫差過大而產生的坯體底/面燒結度不一致，在加工過程中出現應力不均的切崩或切割裂缺陷。

（4） 燒成區(qū)也不能過短，盡可能采用多區(qū)域，平緩的溫度曲線控制，有利于大規(guī)格巖板制品燒熟及吸水率均勻，又不易出現過火的切崩或切割裂現象。

（5） 高火保溫區(qū)的控制：一般生產3mm或6mm厚度大巖板的高火保溫區(qū)為2-3區(qū)，而生產9mm、11mm、15mm厚度大巖板的高火保溫區(qū)則需4-5區(qū)為宜，便于巖板進入急冷區(qū)，有足夠的風量快速將產品冷卻。

（6） 燒成區(qū)壓力的控制： 正壓區(qū)盡量長，占整個燒成區(qū)的比例不少于35%～40%，以便減少高溫燒成區(qū)的截面水平溫差，確保大巖板燒結一致、吸水率均勻，從而有效避免巖板出現后期切割裂缺陷。

（7） 巖板吸水率的控制：大巖板四角和坯體中間點以及坯體斷面上中下三層吸水率盡量接近，不能相差過大，否則巖板坯體在加工過程中也會出現切割裂或切崩缺陷（圖5）。

（8） 如果轉產不同坯體顏色（黑色或白色）的巖板時，應根據坯體的溫度進行升降溫調節(jié)，避免轉產后出現欠燒或過燒的切割裂現象。

8冷卻溫度控制對切崩、切割裂（暗裂）的影響

由于巖板產品的規(guī)格比墻地磚大，在冷卻過程中既有相似借鑒之處，也有不同之區(qū)別：

（1）急冷溫度控制的重點：

為預防大巖板在冷卻過程中出現炸裂戓切割裂現象，不僅要控制好從燒成高溫區(qū)至700℃之間873℃晶型轉換點的溫度，同時還要注意冷卻壓力制度的調控，由于生產大巖板產品的窯速較慢，其帶到急冷區(qū)域的熱量相對較少，故急冷風管不宜開啟過多，應根據產量的大小和坯體的厚薄而作出新的調整。

一般情況下，常規(guī)厚度（9～11mm）的大巖板，其急冷風管開6～10組左右，否則容易出現大巖板坯體降溫過快的切割裂或風驚等缺陷;如果急冷風管開啟太少，只開3～4組急冷風管時，容易出現急冷溫度過高的切割裂或熱風驚等問題（如圖6）。如生產3-6mm厚度的產品，急冷風管開啟數量及鼓入風量的大小更需要重視，不能直接引用快燒產品的冷卻調節(jié)方法，否則容易出現風驚或切割裂缺陷，一般急冷風管開4～6組左右，甚至有時候還需要對急冷風進行加熱處理。

（2）急冷溫度控制對大巖板熱穩(wěn)定性的影響：

A）如果取巖板試樣在180℃烘箱，做急冷急熱的熱穩(wěn)定測試，出現小裂紋則需要適當降低急冷溫度，具體降溫幅度視測試結果而定。

B）釉面材料對熱穩(wěn)定性的影響，在180℃烘箱做急冷急熱的熱穩(wěn)定測試時，只出現釉面小裂紋而坯體無裂，一般情況下為坯釉的膨脹系數不匹配，釉面材料的膨脹系數過大或坯體的膨脹系數過小引起。如果產品存在急冷急熱小裂紋時，在后期加工時也容易出現切割裂現象，所以需要特別重視。

（3）急冷風管開度對切割裂缺陷的影響：

如果巖板上翹或下彎較大，導致輥上/下急冷風管的開度相差懸殊（圖6），例如：輥上急冷風管開10%的風量，而輥下急冷風管開100%的風量，變形仍然偏大時，也極容易導致后期加工時出現切割裂缺陷。通過調整窯爐的輥上/下溫差或坯釉的膨脹系數，將巖板的變形調平直之后，再調整輥上/下急冷風管的開度平衡，可以有效克服切割裂缺陷。

（4）急冷區(qū)域擋火板/墻的高度控制：

如果進急冷前的輥上擋火板過高或輥下擋火墻過低時，會導致高溫燒成區(qū)過多的熱量進入急冷區(qū)，引起大巖板坯體在急冷區(qū)過高溫的熱風驚或切割裂缺陷;如果進急冷前的輥上擋火板過低或輥下擋火墻過高時，又容易引起坯體在急冷區(qū)域降溫過快的風驚或切割裂缺陷，特別是生產厚度<6mm以下的大巖板，更需要注意控制。

（5）急冷與緩冷交界的擋火板/墻的高度控制：

如果進緩冷前的輥上擋火板過高或輥下擋火墻過低時，會導致急冷區(qū)大量的熱風快速進入緩冷區(qū)，導致緩冷區(qū)前段大巖板坯體過高溫而到緩冷中、后段低溫的風驚或切割裂缺陷。如果進緩冷前的輥上擋火板過低或輥下擋火墻過高時，阻擋了急冷區(qū)域的熱風不能正常流入緩冷區(qū)域，容易引起坯體出現降溫過快及負壓過大的風驚或切割裂缺陷，特別是生產厚度<6mm以下的大巖板，更需要注意控制。

（6）緩冷與強冷交界的擋火板/墻的高度控制：

如果進強冷前的輥上擋火板過高或輥下擋火墻過低時，會導致緩冷區(qū)負壓過大以及緩冷末端降溫過急而引起的風驚或切割裂缺陷。

（7）緩冷段的間冷管開啟對溫度及切割裂缺陷的影響：

由于大巖板規(guī)格較大，為了確保晶型緩慢轉換及應力均勻釋放而不出現風驚或切割裂缺陷，緩冷前段的間冷風管的冷風入口盡量少開或不開，避免坯體降溫過急;緩冷中、后段的間冷風管的冷風入口也不能象生產小規(guī)格產品那樣完全打開，一般情況下，生產巖板時，只開1/3或1/4左右，有些超博巖板，為防止緩冷末端降溫過快則需要關閉該緩冷管的冷風口，避免緩冷后段降溫過急而出現風驚或切割裂缺陷（如圖7）。

（8） 緩冷段的窯頂抽熱閘板開度對切割裂的影響：

生產大巖板與大產量釉面產品在緩冷段控制的最大區(qū)別，生產大巖板時，緩冷段的窯頂抽熱閘板不能過靠前段或過大開啟抽熱閘板，緩冷末端的抽熱閘板也不宜過大的集中開啟，否則極易導致末端降溫過快而出現切割裂或抗折強度低現象。

（9） 緩冷溫度控制的重點：

大巖板坯體冷卻至700～500℃之間的573℃晶型轉換點，如果573℃晶型轉換點前移，坯體降溫過快則容易出現冷風裂或切割裂缺陷，該切割裂一般出現在巖板坯體中間位置，坯體的兩端則很少出現。如果573℃晶型轉換點后移，坯體降溫過慢也容易出現熱風驚或切割裂缺陷。

（10） 緩冷末端溫度控制的重點：

大巖板坯體冷卻至500～300℃之間，由于巖板規(guī)格較大，坯體經過此區(qū)域的降溫速率不宜過快，否則容易出現熱應力不均的風驚或切割裂缺陷，這個工藝控制點與小規(guī)格的墻地磚有著較大區(qū)別，必須嚴格控制巖板坯體的降溫速率，降溫過快或過慢都會出現異常問題，故在生產巖板的過程中，需要根據不同的坯體配方結構和燒成制度，進行不斷的修正及完善。

（11） 生產薄巖板產品（厚度小于6.0mm以下）時，急冷溫度比生產正常厚度巖板高50～100℃左右，如果薄巖板產品在急冷區(qū)域的溫度過低，又因薄巖板散熱較快，沒有足夠的熱量帶入緩冷區(qū)域，極易造成薄巖板坯體在緩冷區(qū)域降溫過快而出現冷風驚或切割裂、半透切割裂（暗裂）等缺陷，或者坯體只要出現2～3mm的小裂紋，該產品都有可能出現大開裂的風裂現象（如圖8）。

預防方法：可采取急冷風加熱或開啟輥下燃燒器保溫法，對大薄巖板坯體進行急冷降溫處理，既可以提高急冷風壓和風量，確保急冷風可吹到巖板表面達到降溫和調節(jié)巖板的平直度的目的，又可以減緩薄巖板經過急冷末端的降溫速度，可有效避免巖板產品出現切割裂或風驚缺陷。

（12）在生產薄巖板時，為了均勻控制坯體在緩冷段的降溫速率，可采取開啟輥下燃燒器與輥上緩冷風管相結合的降溫方法，既能有效滿足巖板在緩冷階段緩慢降溫的工藝要求，又可有效解決該產品的風驚、抗折強度偏低或切割裂、半透切割裂（暗裂）（圖9）等缺陷，

（13）半透切割裂（暗裂）缺陷有一定的隱藏性，小規(guī)格的巖板產品相對較少出現，長度在2000mm以上大巖板較容易出現。做常規(guī)的切割試驗時，切口無法直觀看見有半透切裂（暗裂）或崩底現象，采用藍墨水檢查其切割斷面時，會發(fā)現坯體底部出現一條或多條極其細小的裂口或半通透的（暗）裂紋、崩底（圖8），該裂紋都是從坯體底部往上裂，又或者出窯爐檢測沒有細小切割裂缺陷，待產品存放倉庫一段時間后再對產品做深加工時，會出現大批量的切割裂現象，甚至有些加工成巖板家具，在無外力作用下，突然出現斷裂現象（如圖10）。

（14）如果生產9.0mm或以上厚度的巖板產品，正常生產情況下，通過調節(jié)緩冷管和抽熱風閘或抽熱風機頻率的大小，可以實現調節(jié)目的，原則上不需要開啟急冷或緩冷段輥下燃燒器來控制降溫速度，如果出現較長時間空窯時，則需要開啟緩冷段輥下的燃燒器進行保溫，可有效預防該產品在空窯過程中出現風驚、抗折強度偏低或切割裂缺陷。

備注：

① 曲線1是生產800mm×2000mm×9㎜規(guī)格巖板的冷卻曲線，緩冷段輥下開啟保溫的燃燒器同時有正壓，當時的巖板制品沒有出現切割裂缺陷。

② 轉產800mm×2000mm×6㎜規(guī)格巖板之后，采用曲線2進行冷卻降溫，緩冷段為全負壓控制，開啟緩冷段前段輥下的燃燒器進行保溫，取樣做切割試驗，發(fā)現出現嚴重半透狀（也稱暗裂）的切割裂缺陷;分析其原因為，巖板坯體在緩冷前段高溫，進入后段降溫過快且緩冷區(qū)域為全負壓控制，溫度場不穩(wěn)定所致。

③ 將急冷區(qū)溫度提高及將急冷與緩冷交界的擋火板升高，切割裂缺陷更嚴重（曲線3），分析其原因是急冷和緩冷前段的溫度都大幅度提高而形成過高溫的切割裂缺陷。

④ 將急冷區(qū)溫度提高及將急冷與緩冷交界擋火板的高度恢復到正常的高度，緩冷段輥下開啟保溫燃燒器，將緩冷前、中的緩冷風管入口關閉，其對應窯頂的抽熱風閘口適當關小，使緩冷區(qū)域降溫平緩，同時加大強冷風量，使緩冷段有一定的正壓控制，以便減少截面溫差和穩(wěn)定溫度場（曲線4），巖板產品的切割裂得以克服。

9冷卻段壓力控制對切割裂、抗折強度、風驚的影響。

一般情況下，急冷段、緩冷前段和中段為正壓控制（+5～+10帕）為宜，緩冷末端采用微負壓或正壓（如圖11-13所示）。

由于大巖板表面積較大，緩冷過程中需要平穩(wěn)而均勻的降溫，同時緩冷時間也相對要比小規(guī)格墻地磚長一些。

如果緩冷段窯內的負壓或截面溫差過大，易導致同時出窯的兩片大巖板存在切割裂差異現象，其中一片多切割裂或另一片少裂或無切割裂現象。

如果緩冷段負壓過大時，既使通過調整溫度曲線，暫時性的控制出窯巖板無切割裂現象，也不會長時間的穩(wěn)定，例如有時會出現1～2個班次或1～2天的產品穩(wěn)定，然后在正常生產條件下，又會突發(fā)的出現切割裂現象。

由此可知，從窯爐冷卻方面去預防巖板產品出現切割裂缺陷，不僅要考慮如何控制好降溫典線和降溫速度，還要兼顧冷卻階段的壓力制度的控制，只有溫度、壓力和降溫速率三者相互結合，合理調控，才能確保產品質量的穩(wěn)定，減少切割裂的產生，其控制方法有以下幾種：

A）降低窯爐抽熱風機頻率。

B）降低緩冷末端輥上擋火板的高度。

C）適當關小緩冷段的各個抽熱閘板的開度。

D）強（尾）冷前段鼓入加熱風或加大鼓風量，以便提高緩冷段的壓力。

10強冷及出窯溫度的控制對巖板產品切割裂、抗折強度、風驚的影響

巖板制品的強冷階段為350～300℃至出窯溫度，有些坯體在273℃的溫度點還有少量晶型轉換，如果巖板在此溫度點控制不好，坯溫過高或降溫過快，仍然會出現切割裂、抗折強度低、風驚等缺陷。

大巖板出窯坯溫不宜太高，否則疊放在場地上，也會出現高溫的風驚、開裂或者拋光過程大批量爛磚現象，出窯坯溫過低時，也會出現暗裂現象，建議在出窯口6米左右安裝檢測磚表溫度表。

3mm、6mm厚度的大巖板坯體出窯溫度控制在 60±10℃

9mm、12mm厚度的大巖板坯體出窯溫度控制在120±10℃

15mm 厚度的大巖板坯體出窯溫度控制在 140±10℃

11生產大巖板輥道窯爐三帶比例的優(yōu)化

由于大巖板產品需要后期的深加工處理，對巖板應力的均勻釋放要求較高，故輥道窯爐三帶比例的設計也需要作出適當的調整，特別是燒成區(qū)和緩冷區(qū)比例尤為重要。如果生產大巖板輥道窯爐仍沿用傳統(tǒng)輥道窯爐的三帶比例，則很容易影響產品的氧化和燒結效果，尤其緩冷區(qū)域的比例不足時，直接影響到產品的抗折強度和切割裂問題。

目前國內較成熟的生產巖板輥道窯的三帶比例調整為：預熱帶、氧化和燒成帶有原來的60%～62%，縮短至55%～57%;冷卻帶則由原來的35%～38%延長到40%～43%，尤其是輥道窯的緩冷段比例變化顯著，由傳統(tǒng)輥道窯占比例17%～22%延長到28%～30%，以滿足大巖板在燒成過程中升溫均勻或冷卻階段緩慢降溫的工藝要求，從而達到品質優(yōu)良的效果。

12結語

巖板產品不僅是陶瓷的延伸，更是傳統(tǒng)陶瓷在新時代的一種創(chuàng)新。在生產控制過程中，與墻地磚有相同之處，也有新的不同工藝控制點，特別是切割裂缺陷，不僅從坯體配方結構設計和材料選擇方面考慮，還要從漿料細度，成型壓力、布料密度、釉面材料（干粒）、坯體燒結度、冷卻溫度和壓力制度及后期加工等各個環(huán)節(jié)的緊密配合，才能確保巖板產品的高質量、穩(wěn)定生產。