陶瓷窑炉烧成技术
1、烧成气氛的概念 陶瓷产品的烧成气氛是指在烧制的过程中，窑炉内的燃烧产物中所含的游离氧与还原成分的百分比。一般将烧成气氛分为氧化气氛和还原气氛两种。游离氧含量在8%以上的称为强氧化气氛，游离氧含量在4%~5%的称为普通氧化气氛，游离氧含量1%~1.5%的称为中性气氛当游离氧的含量小于1%，并且co含量在3%以下时，称为弱还原气氛，co含量在5%以上的称为强还原气氛。在实际生产中，采用何种气氛制度来烧制陶瓷产品，要根据产品配方中原料的组成以及烧制过程中各阶段的物化反映情况来确定。当原料中所含有机物和碳较少，且粘性低、吸附性弱、含铁量较高时，适合与还原气氛烧成反之，则适合与氧化气氛烧成。 2、烧成气氛对产品性能的影响众所周知，气氛会影响陶瓷坯体在高温下的物化反应速度、体积变化、晶粒尺寸与气孔大小等，尤其对陶瓷坯的颜色、透光度和釉面质量的影响，更显突出。 ① 影响铁和钛的化合价在实际生产中，当氧化气氛烧成时，坯料中的fe2o3在含碱量较低的玻璃相中熔解度很低，可析出胶态的fe2o3使坯显黄色当还原气氛烧成时，形成的feo熔化在玻璃相中呈淡青色。另外，当坯体中的氧化铁含量一定时，若用氧化气氛烧成，被釉层所封闭的fe2o3将有一部分与sio2反应生成铁橄榄石并放出氧，其反应如下：（2fe2o3+2 sio2→2（2feo·sio2）+o2↑）反应生成的氧会使釉面形成气泡与孔洞，而残留的fe2o3会使坯体呈黄色。对含钛较高的坯料应避免用还原气氛烧成，否则部分tio2会变成蓝至紫色ti2o3，还可能形成黑色2feo·ti2o3尖晶石和一系列铁钛混合晶体，从而呈色加深。 ② 使sio2还原和co分解在一定的温度下，还原气氛可使sio2还原为气态的sio，在较低的温度下它将按2sio→sio2+si 分解，因而在制品表面形成si的黑斑。还原气氛中的co在一定的温度下会按2co→co2+c分解。在400℃时co2是稳定的，而在1000℃时，仅有0.7%（体积）co2。co的分解在800℃以下才速度较快，而高于800℃时需要一定的催化剂。碳虽也有催化作用，但要求一定的表面积，游离态的氧化铁催化作用则与表面积无关，因此在还原气氛中很可能因co分解出碳沉积在坯、釉上形成黑斑。若再继续升高温度烧成，在碳被封闭在坯体中若再被氧化成co2就会形成气泡，对吸附性能强的坯体尤为严重。 3、烧成气氛对产品缺陷的影响陶瓷产品在烧成过程中会发生一系列的物理化学反应，如水分的蒸发，盐类的分解，有机物、碳和硫化物的氧化，晶型的转变，晶相的形成等。这些物理化学反应的速度，除了受温度影响之外，气氛对其也有很大的影响，如果控制不当，就会使陶瓷产品产生各种缺陷，下面介绍最常见的几种缺陷。 ① 黑心陶瓷产品的黑心是指在坯体的烧成过程中，有机物、硫化物、碳化物等因氧化不足而生成碳粒和铁质的还原物，致使坯体中间呈黑色或者灰色、黄色等现象。黑心缺陷的存在会影响陶瓷产品的强度、吸水率、色泽等性能指标。陶瓷产品产生黑心缺陷的关键是有机物、碳化物、硫化物氧化不足，陶瓷产品在烧成过程的低温阶段发生有机物的分解和如下的氧化反应：（fes2+o2→fes+so2↑（350~450℃））、（4fes+7o2→2fe2o3+4so2↑（500~800℃））、（c+o2→co2↑（600℃以上））在此阶段如果氧化气氛不足，有机物的分解和上述的氧化反应就无法完全地进行，c、fes2和feo等过多地残留积聚在坯体内而使坯体呈黑色、灰色、黄色。在实际生产中要消除产品黑心，须在600~650℃让有机物开始燃烧，在300~850℃让有机物、铁化合物和碳充分氧化，也就是说，应在预热带保证足够强的氧化气氛。另外，在烧成的低温阶段，烟气中的co会被分解，反应式如下：（2co→2c↓+o2↑）这一分解在800℃以上时会比较明显，而800℃以下时，在有一定催化剂的情况下反映也很明显（游离态的feo就是很好的催化剂）。如果在低温阶段窑内的氧化气氛不足，且存在还原气氛的情况下，由于在还原气氛中存在的feo，因此co会激烈分解而析出c。在低温阶段由于坯体的气孔率较高，析出的c很容易被吸附在坯体气孔的表面而形成黑斑缺陷。 ② 气泡和针孔陶瓷产品在烧成过程的低温阶段，除了发生前面所述的氧化反应外，还伴随着碳酸盐的分解：（mgco3→mgo+co2↑（500~750℃））、（caco3→cao+co2↑（550~1000℃））这些反应的速度和完全程度都受到气氛的影响，氧化气氛足够时，反应会快且进行得更完全反之，反应速度变缓且不完全。当烧成过程进入高温阶段后，坯体出现液相，反应所产生的气体无法自由排出坯体外，于是便出现针孔、气泡等缺陷。在低温阶段将坯体内的气体成分全部氧化分解是不可能的，因为碳酸盐和fe2o3在氧化气氛中要在高于1300℃以上才进行分解，但是在这样高的温度区域，坯体已经有液相存在，粘度减小，分解出来的气泡会冲破液相逸出，造成釉面不平，或者残留在釉层内，形成气泡缺陷。为解决这一问题，在高温前（1000℃左右）要将烧成气氛控制为还原气氛，让fe2o3及硫酸盐类发生如下还原分解：（fe2o3+co→2feo+co2↑）、（caso4+co→caso3+co2↑）、（caso4→cao+so2↑） ③ 色差陶瓷产品的色差是指单件产品的各部位或单件（批）产品之间的呈色深浅不一的显现。在陶瓷坯体和釉料的原料中，总会或多或少地引入一些铁、钛化合物，在烧结过程中烧成气氛的不同会影响到铁、钛存在的价数，不同价数的铁、钛会有不同的呈色，当烧成气氛不稳定时，坯体的呈色相应改变，从而形成产品的色差。目前，市场上流行的钒钛金属砖，由于其坯料含钛较高，如在还原气氛下会有部分tio2转变成蓝色至紫色的ti2o3，形成色差，也有可能形成黑色的feo·ti2o3尖晶石和铁钛混合晶体，从而加深铁的呈色，形成砖面颜色深浅不一，其反应式如下：（tio2+co→ti2o3+co2↑）、（feo+2tio2+co→feo·ti2o3+co2↑） 4、烧成气氛的控制烧成气氛的控制受到窑炉结构和设备配置的限制，比如风机风量的大小，风管直径的大小，排烟口、抽热口、抽湿口位置的设置等，都会影响到烧成气氛的控制。但是，最关键的还是稳定压力制度和合理操作燃烧器。 ① 稳定压力制度压力变化会影响到气体的流动状态，因此窑内压力制度的波动会引起气氛的波动，要控制好气氛，就必须稳定好压力制度，而稳定压力制度的关键在于控制好零压面。在窑炉预热带，因要排走水分和燃烧时产生的烟气，故压力相对比窑外环境的低，对比之下窑内气压处于负压状态在冷却带要鼓入冷空气使制品冷却，压力相对比窑外环境的高，对比之下窑内气压处于正压状态在正负压之间有一零压面，烧成带就处在预热带和冷却带之间，因而零压面的移动就会引起烧成带气氛的变化。当零压面位于烧成带前段，处于烧成带与预热带之间时，烧成带的气压为微正压状态，气氛为还原气氛当零压面位于烧成带的后端时，烧成带处于微负压状态，气氛为氧化气氛。 ② 合理操作燃烧器烧成的燃料是否完全燃烧将会影响到窑炉气氛，特别是烧成带的气氛。因此合理地操作燃烧器，控制好燃料的燃烧程度，是控制窑内气氛的重要手段。在燃料完全燃烧的情况下，燃料中的全部可燃成分在空气充足时能完全氧化，燃烧产物中没有游离c及co、h2、ch4等可燃成分，保证氧化气氛的实现当燃料不完全燃烧时，燃烧产物中存在一些游离c及co、h2、ch4等，使窑内气氛呈还原性。要使燃料完全燃烧，须注意以下三点：①确保燃料与空气充分，均匀地混合②保证充足的空气供给，并保持一定的过剩空气量③确保燃烧过程在较高的温度下进行。
5、实际生产中烧成气氛的调整对于上述稳定气氛的理论要点，许多人都很清楚，但在实际的操作中，会因为要解决某些烧成问题而不自觉地改变窑炉的气氛，这种变化往往容易被人忽视，以下是常见出现的问题。 ① 为了提高烧成温度而改变空气过剩系数有些多企业为了追求单窑产量的最大化，不断地加快烧成速度，缩短烧成周期。而操作工最常用的手段就是加大燃料供应量，但燃料供应量增加后往往没有及时调节助燃空气的供应量和助燃风机总闸的调节，造成烧成气氛由氧化气氛变为还原气氛。 ② 为解决预热带出现的缺陷而改变其气氛一些操作工为了降低预热带后段的温度而减小排烟闸的开度，影响了窑炉压力平衡和气体流速，使预热带的氧化气氛减弱，如控制不好容易造成前炉燃烧状态不良，使气氛出现波动。 ③ 为解决冷却带出现的缺陷而改变冷风量这样操作不仅影响到全窑压力制度的变化，而且会使气氛发生变化。比如加大冷风，容易使零压面向预热带移动，反之零压面又会向冷却带方向移动，这些都会使气氛发生改变。为了稳定压力，必须相应调节抽热闸的开度，以平衡全窑的气体进出量，稳定零压面。
1)配方的形成陶瓷产品是一种由多种无机原料构成的经过高温氧化而成的烧结体。为满足加工过程及烧结条件，—般的陶瓷配方都是由数种特定的无机原料构成。这些原料大致可分为塑性原料，脊性原料和溶剂性原料。生产过程的与产品的革新不断地改变着的各类的原料的化学组成，每种产品有对其特定原素组成的要求，而符合稳定生产的各种原料的配比便是最终的配方 。2)投料研磨由品研部按配方开立的各原料组成的料单每天送至原料科。原料科按料单重量将各类原料投至球磨机内，并加适当的水和解胶剂以保证研磨效率。球磨机通过转动，使得内部球石研体与矿物撞击摩擦，将矿水混合物研磨成泥浆而后送至泥浆池内储存，均化。。3)喷雾干燥具有—定的流动性的泥浆通过2只高压泵甫，打入巨大的喷雾干燥塔内、喷雾塔类似于中空的容器，泥浆在粉塔中通过特制的喷片，呈旋转雾状向上喷射。辅助的燃烧机通过风车将高达500℃的热气流自粉塔上部向下喷射。培浆遇到热气流后迅速干燥成颗粒状粉末下落，主下部的输送带送至储粉桶中，以准备接下来的工段。。4）玻化石微分多管布料系统CMF、LB公司的填粉系统，目前国际上最前沿的填粉系统，生产微粉、多管布料抛光砖，需要精确地计算每一点的填粉量，通过对填粉量的控制，可形成花色多样的图案。整套填粉系统全部采用计算机控制，并通过互联网由CMF公司对设备工作时的参数进行分析，及时掌控设备的工作状况，并对设备进行控制。。5)成型粉料通过输送皮带；送至压机上部小型缓冲储粉机构，定量提供给压机后部粉车，压机成型一般经过以下几个过程：粉车前移——下模下降——填粉——粉车后退——上模下降——一次成型——上模上升——下模上升(脱模)——粉车前移。粉车前移的同时把压制成型的坯体推入输送辊道，送至干燥机。。6)烘干成型的坯体立即人干燥机，以降低坯体所含的水份，保证坯体具有足够的强度来准备接下来的加工和运输。。7)施釉烘干后抗折达到20Kgf以上的坯体在长达100多米的施釉线，接受数道加工。通过淋盘、甩盘等设备来完成不同底釉效果，而印刷机则完成后期的层次图案处理。特定的印刷釉料通过不同的网版先后印刷在施釉后的坯体上，以实现多道的层次。釉料的制备类似于土料的过程，但对于釉料的原料和研磨后的釉浆有更高的品质要求。。8)上下台车施釉后的坯体通过上台车送至储坯车内保存．储坯车保证了储备一定量的生坯以维持入窑的连续供给来避免断窑。 。9)烘干在储坯段和人窑前段，坯体一般都须经过干燥以减少坯体内部的水份。防止因水份过高而引起坯体在窑炉的高温区的炸裂。。10)烧成坯体通过辊道传送依次经过窑炉的预热带、烧成带和冷却带。经过一系列复杂的物理变化和化学变化，最后形成陶瓷产品。电脑系统精确的控制窑炉各点的温度，以保持特定产品的特定烧成温度曲线。。11)磨边处理特定的瓷片烧成还须经过磨边线切割修正，保证尺寸完美统一，实现无缝拼贴的要求。。12)选别包装烧成后的成品经过四道检验：选别员全检（外观等）、出窑员检验（尺寸、平整度、颜色等）、现场品检员抽检（外观、尺寸等），而后送入包装机内包装。。13)品检稽核包装后品管部经过检验强度、吸水率、抗热震性、釉裂等全套成品出厂检验项目，合格后方可入库销售。玻化石则还要经过大型抛光机的加工，最大产量达2500平方米／天的意大利安哥拉和科达抛光线，可生产800*800mm的大规格抛光产品．经过金钢砂定厚磨辊、十二脂导角砂输和28道超精细磨后，产品光泽度可达到90以上。树脂导角砂轮具有极强的均匀切割力，可以精确地控制导角的宽度和直角度。特殊干燥施蜡装置有效地减少了产品后期的施工污染。抛光后的成品500*500mm以上规格每片都经过平整度和对角线的测量，以保证每片瓷砖的质量。。
2、球磨：即研磨过程使原料达到一定的细度和均匀的成分，同时为了促进球磨，在研磨过程中应加入34%至37%左右的水。磨球混合沙子
3、喷雾造粒：原理，在喷雾干燥塔中，利用从热风炉向下送出的600热空气和向上喷雾悬浮液的充分对流进行干燥和造粒，形成原料的中空颗粒。生产原料，保证压塑阶段原料的良好组合
4、粉料仓内(原料腐臭)：原料入仓自然放置48小时以上，保证原料水分的均匀性和物性、化学性质的一致性
5、压机成型：压机和模具的吨位决定了产品的阻力、尺寸、开裂等主要缺陷，要是存在问题，将会导致瓷砖的整体质量降低，后期使用受到限制。
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烧制温度在1200°以上，烧制时间是10--12个小时，瓷砖大概生产过程，需要两天半完成，所以需要一般三天以后就可以。
瓷砖，是以耐火的金属氧化物及半金属氧化物，经由研磨、混合、压制、施釉、烧结之过程，而形成的一种耐酸碱的瓷质或石质等，建筑或装饰材料，称之为瓷砖。
1. 干燥开裂
它是指从干燥器出来的坯体出现裂纹，裂纹一般出现在砖坯的侧面。产生干燥开裂的主要原因有：
1) 粉料流动性差或填料不匀；
2) 粉料水分过高；
3) 干燥温度过高或干燥速度过快，即干燥制度不合理，各风门的开度匹配不合理。
4) 干燥敏感指数高的原料（如膨润土）用量过多。
——解决办法
1) 控制干燥敏感指数高的原料用量，稳定粉料水分，提高粉料流动性和填料均匀性。
2) 严格制定干燥制度，各风门的开度尤为重要。
2. 烧成导致的开裂
在窑炉烧成过程中有两种情况，一种是热炸，在预热带形成的开裂，另一种是冷炸，在急冷带形成的开裂。
预热带产生的裂纹（热炸）
其特征是裂纹由边缘向中心不规则发展，这种裂纹易误认为运输碰撞开裂。其裂纹一般比机械破裂的要小，并以边裂为主，多发生在外侧，它一般出现在预热带前段。产生该缺陷的主要原因是坯体入窑水分和窑头温度过高，窑头升温速度过急，或者是坯体游离石英和干燥敏感指数高的原料含量过高，值得注意的是，有时为了避免产生黑心而调节窑炉时，往往导致开裂。
预热带裂纹可通过降低坯体入窑水分，窑头温度以及预热带升温速度解决。一般要求入窑水分小于0.5%，窑头温度低于200℃。在窑炉操作中，可以调节排烟支阀的开度，调小第一、二组烧嘴来解决。有的地区昼夜温差变化大，气温骤降，也会产生裂纹，因为冷坯入窑，内部和表面温度达到一致，要一定时间，如果窑头温度过高，使坯体内部和表面温度相差过大，导致坯体表面的水排除太急，表面收缩过快，使坯体内部水分不易扩散渗出，由此产生较大的内应力，使坯体炸裂，所以要及时调整窑头抽力，或者在釉线加加热装置。
钧瓷的工艺流程主要分为以下步骤：
1、原料加工
（1）选料。在矿区寻找性能可靠，质量稳定，宜于钧瓷产生窑变的原材料，并精心进行挑选。
（2）把原材料进行必要的处理。瓷土堆放于露天料场，进行长期的、循环不断的风吹、日晒、雨淋、冰冻，使其风化润酥，改善性能。矿石料需入轮碾进行粗碎，成砂粒状或粉状。
（3）细磨。把各种原料按配比装入球磨机中转动，成为符合质量要求的泥料或釉料。
2、造型设计
钧瓷传统造型以盘、钵、碗、炉、花盆等器皿为主，追求端庄大气、质朴自然的艺术风格。现代钧瓷在传承传统的基础上，进行了大胆改革，加入了现代美学元素，开创了钧瓷艺术新的表现领域
钧瓷造型有传统器皿类、人物类、动物类、异型类几大类别，形成了器皿系列、动物系列、人物系列、文具系列、茶具系列、飞禽系列、实用品系列等上百个造型系列，上千个品种。
3、制作模型
把造好型的模子翻制成模型。模型材料古代用泥，翻制成后素烧成模，可用于脱坯成形。现代普遍用石膏粉加水调制成浆，使其凝固而成模。石膏模既可用于注浆成形，也可用于脱坯成形。
素烧泥模和石膏模的相同点是都具有一定的强度和吸水性，可反复多次使用。模型一般为内空型，其内壁的形状即为坯体的外形。
4、泥胎成形
（1）注浆成形：把泥浆注入石膏模型中，待有一定厚度后把多余的泥浆倒出，少顷打开模型即可取出成形的坯体。
（2）拉坯成形：在转动的轮盘上放一泥团，用手拉制成各种圆形的坯体，为主要传统成型方法之一。
（3）脱坯成形：又称印坯成形，把泥料拍打成泥片，紧贴在模型内壁压实，对接成形。脱大瓶时须把泥搓成泥条置于模型内，并拍打成合适厚度的坯体，连续不断地重复这种过程，逐渐扩展坯体，直至最后把整个大瓶脱成。
（4）徒手成型：是指用手工捏制、雕塑等手法进行成型的方法，一般用于小件或异型器皿的制作。
5、素烧施釉
（1）素烧：把经过成形后的精坯，不上釉先烧一次，温度在900℃～950℃，以增加坯体的强度和吸水性，利于上釉操作。
（2）上釉：把经过素烧后的素胎，采用涮釉、浸釉、浇釉、刷釉等方法进行上釉，使素胎表面附着一层具有合适厚度的釉浆。
6、高温烧制
经过上釉的釉坯，入窑进行烧成，也就釉烧。温度一般在1280℃～1300℃。钧瓷烧成时由于温度、气氛以及气候等的影响，使烧成后的产品具有色彩斑斓、变化万千的窑变效果。
7、成品出窑
对烧成后的产品，按照钧瓷技师标准进行检选和分级。合格品一般有正品、精品、珍品等几个级别。
正品没有缺陷或缺陷极小，窑变效果一般；精品没有任何缺陷，有一定的窑变效果；珍品则是精品中的佼佼者，窑变效果丰富独特。窑变效果包括钧瓷产品釉面的色彩、斑点、纹理、开片及自然图画、意境等。
扩展资料：
钧瓷工艺特点：
钧瓷以黏土、长石、石英等为坯料，多样矿物质成分为釉料烧制而成。钧窑需经过两次烧制，素烧成型后还要上釉进行再一次的釉烧。在高温条件下，钧釉以铜、铁为着色剂，釉色与纹路相交叠置，出窑后可呈现色彩斑斓、变化万千的窑变效果。
钧瓷以造型为本。其造型讲究气势和神韵，重视形态美、曲线美，注重比例得当、曲直适度。此外，它还追求实用性和观赏性的和谐统一。
钧瓷以釉层为艺术载体。与精巧玲珑的现代瓷相比，钧瓷釉浑厚凝重、乳光莹润。其色或沉釉底，或悬釉中，或浮釉表，层次丰富；形成的窑变景观自然逼真、千变万化，具有强烈的艺术感染力和冲击力。
参考资料来源：
百度百科-钧瓷烧制技艺
