釉面砖干燥裂纹的解决实例及总结

陈海林

摘 要：釉面砖的裂纹产生因素较多，对于特征不明显的裂纹，要根据发生规律进行科学排查，确认为干燥裂纹后，针对性采取措施，如减少坯料的塑性原料比例，降低粉料含水率，优化烘干窑的干燥曲线。用系统的眼光看待问题，从多方面调整优化工艺，在不降低产量的前提下，将缺陷的发生率降至最低。

关键词：釉面砖；干燥裂纹；粉料含水率；烘干窑；坯料配方

1 前言

在釉面砖的生产过程中，无论是一次烧成还是二次烧成，坯釉裂纹是最常见的质量缺陷之一。裂纹的种类多，产生原因复杂，解决方法也各异，生产技术人员对此并不陌生。笔者在生产实践中时常发现，看似简单的裂纹，有时并没有明显的辨别特征，一线生产技术人员分析时容易产生误判；甚至在查明裂纹的产生原因后，却因为生产条件的限制，导致问题迟迟不能完全解决，造成生产成品率的下降。

根据裂纹的形成原因，釉面砖的常见裂纹大致可分为以下三种：一是机械碰撞裂纹，包括干压成型过程的脱模撞裂、翻坯机碰裂、横线、平台及辊棒送砖过程造成的裂纹，等等。二是烧成冷却过程出现的裂纹。此类裂纹较长，或有弧形裂、锯齿裂等外观特征。三是干燥过程的裂纹，即干燥工艺参数控制不合理，干燥收缩导致的裂纹，包括边裂、中心裂、面裂等。特别是砖边缘部分的细裂纹，有时裂纹深度只比釉层深一点点，烧成前不易发现，常被忽视。这种裂纹与干燥曲线、坯料配方、粉料工艺参数都有关系。

机械碰撞裂纹和冷却造成裂纹一般有明显的辨别特征，较易判断，而干燥导致的裂纹有时易与其它裂纹混淆，解决难度较大。笔者以两个工厂的实践解决情况为例，对干燥裂纹的解决方案进行探讨。

2 解决实例

2.1二次烧成内墙砖干燥裂纹的解决实例

A厂生产二次烧成内墙砖，素烧和釉烧窑炉实际内宽2.7m，窑长170m。压机为恒力泰2080型，4台。釉线4条。混烧产品规格从250 mm×400mm到300 mm×600mm不等。釉烧出窑砖经常出现边部细裂纹，长度1 mm至5 mm左右，沿釉面裂开，裂纹深度很浅，约为0.5 mm至2 mm，查看生坯、素烧坯体均无发现明显裂纹。生产技术人员通过升高素烧烘干窑的温度、增加成型压力、提高粉料水分、增加坯料配方的粘土比例等措施，均无明显好转。笔者排查发现，只有较大规格的厚砖才出现边部细裂纹，小规格薄砖则从未出现裂纹，且窑速加快时，厚砖裂纹更多。在排除洗边刮伤、碰撞等因素后，基本确定为干燥裂纹，采取措施如下：

（1）减少坯料配方的塑性原料比例。经查，此前为提高坯体含铝量，坯料中采用了较高比例的水洗高岭土。该水洗高岭土的SiO2含量为52%-55%，Al2O3含量为28%-30%。调整前的坯料比例为：粘土28%，水洗高岭土14%，瓷砂12%，瓷土20%，叶蜡石14%，透辉石5%，重钙米5%，黑滑石2%。调整后的坯料比例为：粘土28%，水洗高岭土8%，瓷砂24%，瓷土10%，叶蜡石18%，透辉石5%，重钙米5%，黑滑石2%。通过减少水洗高岭土和瓷土，增加叶蜡石和瓷砂，提高瘠性原料的比例。

（2）降低粉料含水率，适当调整成型压力。将压制粉料的含水率从8.0%-8.5%降至6.5%-7.5%，设定高压压制力17000kN。在保证生坯强度的同时，降低生坯入窑含水率，从而提高生坯的干燥效率。

（3）调节素烧烘干窑的干燥工艺参数。将烘干温度从150-180℃提高至180-220℃，保持炉内微正压状态。检查燃烧管的工作状态，避免局部温度过高或过低。适当增加烘干窑的进热风量，调节各道进风闸板的开度，使窑内热风保持均衡，适当降低排湿风机的工作频率。

经过调整，边部细裂纹的缺陷得以解决。

2.2一次半烧成水晶釉面地砖干燥裂纹的解决实例

B厂生产水晶釉面红坯地砖，吸水率6%-8%，采用一次半烧成工艺（素烧比釉烧温度低40℃左右）。混烧产品规格包括400 mm×400mm，300 mm×600mm，600 mm×600mm等。双层素烧窑炉长150m（含烘干段32m），内宽2.9m，釉烧窑炉长230m，内宽2.9m。去年以来，日生产量达到27000㎡后，600 mm×600mm产品时常出现边部细裂纹，裂纹沿釉面深至坯体0.5mm至2 mm左右，但坯体没有完全开裂。严重时，300 mm×600mm产品也会出现边部细裂纹，400 mm×400mm产品则几乎没有出现过边部细裂纹。经多次排查，缺陷发生有如下规律：

（1）在素燒窑炉的烘干段出口用柴油刷在坯体边部检查，无明显裂纹。当成品边部裂纹较长时，对素烧出窑的坯体刷水检查边部，能看到长约5 mm至15 mm的暗裂纹。但成品边部细裂纹长度在5 mm以内时，对素坯边部进行检查，则难以发现裂纹。

（2）裂纹主要发生在素烧窑炉的被动边砖坯，且出现在进窑方向的左右边部，靠窑墙的边部裂纹比例较高，较少发生在砖坯的进窑前后头。砖坯出现边部细裂纹时，多则五、六道，少则一道，主要分布在砖边部的中段位置。

（3）将缺陷产品收集起来分析发现，裂纹现象不严重时，主要是4号模具的砖坯同一边出现裂纹。而当裂纹缺陷较多时，所有模具号的砖坯都有裂纹，但仍以4号模具的砖坯发生裂纹为最多。

（4）产品的规格越大，厚度越厚，越经常出现边部细裂，且平面砖比凹凸异形砖更易出现边部细裂。

（5）降低窑炉烧成速度，日产量不超25000㎡时，裂纹缺陷明显减少，但没有完全消除。

（6）阴雨及低温天气时，裂纹明显增多。昼夜温差较大的季节，下半夜出现裂纹缺陷的比例明显高于白天。

经了解，该生产线的压力机为力泰1800L型号，生产600mm×600mm产品时压制2片/次，高压压制力17000kN明显偏小，导致生坯强度不足。为解决由此引起的开裂问题，坯料配方长期保持较高的粘土比例，最高达40%-43%，且粉料的水分经常控制在9.0%-10.0%，明显高于正常值。一旦降低粘土比例或粉料水分，则时常出现中心开裂或大边裂。当产量在25000平方米/天以内时，生产还算基本正常，去年开始提高产量，边部细裂纹始终无法彻底解决。

根据裂纹出现的规律，基本确定是干燥裂纹。 受工厂设备条件的限制，在解决干燥裂纹的同时，还要避免中心开裂和大边裂的出现，因此从生产实际情况出发，采取措施如下：

（1）排查机械碰撞和窑炉冷却导致裂纹的可能性。

因同一个模号砖坯在素烧窑炉的被动边出现裂纹的比例较大，故不能排除机械碰撞的可能性。检查压机脱模、翻坯、扫坯、横线及平台送砖、烘干窑辊棒传动等工序，对存在机械碰撞的环节进行调整，保持砖坯输送顺畅。因4号模砖坯出现裂纹比例最多，对其从压制到烧成过程进行跟踪观察。虽然出现裂纹的边部无缩腰或鼓腰现象，仍怀疑该砖坯边部的致密度偏低，通过调整压机布料、增加成型压力等措施以增加该边的致密度，裂纹无明显减少。根据素烧窑炉的进砖规律，4号模砖坯位于每排进砖的第二片（每排中间）和第四片（被动边），对砖坯作标记追踪，边缘部出现细裂纹的大部分是第四片位置（被动边）的砖坯。调换素烧进砖顺序，则在第四片位置（被动边）的其它模号砖坯也出现裂纹，但裂纹比例有所减少，说明生坯强度和素烧窑炉的横截面温差对裂纹均有影响。

另外，检查素烧窑炉的排烟段、预热段、急冷和缓冷段，重点排查被动边是否存在漏冷风、窑底积坯、辊棒钉等现象，将不良因素予以完善，并适当调节急冷、缓冷温度曲线，保证最佳冷却效果，但对细裂纹均无明显成效。

（2）升高烘干温度，提高烘干效率。为检查烘干效率，对烘干窑出口的砖坯含水率多次进行检测，结果为3.5%-5.0%，明显高于正常值。于是加装4根燃烧管，将最高烘干温度从160℃升高至190℃，检测烘干后砖坯含水率为2.0%-3.5%，跟踪出窑产品，边部细裂纹有所好转，但仍有不少比例。继续升高烘干温度至220℃，烘干后砖坯含水率降至1.5%-2.5%，边部细裂纹没有减少，反而有增多趋势。用量程0-300℃的WSS双金属工业温度计在现场测烘干窑内的温度为260℃，比窑炉控制室的烘干表温高40℃左右，多次对比后确定窑炉控制室的表温显示不准，过高的烘干温度反而导致裂纹增多。最后将窑炉控制室的烘干表温控制在180-200℃左右。

（3）调节优化素烧烘干窑的干燥曲线。为了更准确地了解烘干温度曲线，在调节前，对素烧烘干窑每隔6米加装1个量程0-300℃的WSS双金属工业温度计，一共4个，按进砖顺序，1-4号表温显示分别为160℃、225℃、170℃、165℃。考虑到使用燃烧管或烧枪易导致烘干窑内局部温差过大，且煤耗成本较高，因此，在逐步增加供热风量的同时，将燃烧管逐根关掉。主要步骤为：调节烘干窑进热风闸板，增加烘干窑前段的湿热风量（来自釉烧排烟热风），适当减少烘干窑中段的干热风量（来自素、釉烧冷却余热），增加烘干窑后段的干热风量，把烘干窑的排湿风机变频从42Hz降低至32Hz，使烘干窑内保持微正压气氛，炉内热风饱和，热量分布均衡。调节后，干燥温度曲线平稳，1-4号表温分别为230℃、230℃、210℃、200℃。观察窑后出砖，裂纹明显减少，但仍没有完全消除。

（4）调整优化坯体配方结构，在不出现中心裂和大边裂的前提下，尽量减少塑性原料比例。此前工厂技术人员认为细裂纹与生坯强度不足有关，将粘土比例从36%增加至40%时，发现产品的细裂纹没有减少，反而有增多的趋势。于是将粘土比例从36%降至30%，结果出窑产品的裂纹明显减少。但是粘土比例继续降到24%时，生坯强度不足，产品出现较多中心开裂和大边裂。最终将粘土比例控制在28%至32%，效果较好。此后，当产量提高至27500平方米/天，又有少量裂纹出现，说明其它工艺环节也需进一步完善。

（5）调节粉料的压制工艺参数。一是调整粉料的颗粒级配，减少细粉的比例，使40目和60目的粗颗粒比例尽量高一些，约为70%-85%。二是降低粉料水分为8.0%-9.0%，适当提高成型的高压压制力，在保证生坯强度的同时，使生坯入窑水分尽量少。调整前，粉料的最高水分有时高达10.5%，大大增加了快速干燥的难度。将粉料水分控制在8.0%-9.0%后，出窑产品的细裂纹基本消失，也没有出现中心开裂和大边裂。

（6）总结并制定关键工艺参数，加强日常检测，防止干燥裂纹的再次发生。鉴于之前细裂纹反复出现，对本次调整过程进行总结，将关键工序的工艺参数形成标准，主要包括：保持坯料配方的粘土比例为28%-32%，生坯抗折强度不低于1.5MPa，成型压力17000-17500kN，粉料含水率8.0%-9.0%，烘干溫度200-230℃（WSS双金属工业温度计），烘干后砖坯含水率不高于2.0%。根据日常检测结果，对照标准及时调整优化，收到较好的效果，干燥裂纹的问题基本得到解决。

3解决方法与思路

3.1解决方法

一般情况下，干燥裂纹的解决方法主要包括以下三方面：

（1）坯料配方。控制干燥收缩较大的原料用量，在成型压力能满足生坯强度的情况下，尽量减少粘土类原料的比例，一般来说，强塑性粘土用量10%-15%，中塑性粘土用量10%-15%，粘土总量控制在28%-32%。此外，红坯砖经常使用含铁较高的红土，此类高岭土的SiO2含量约50%左右，具有一定的塑性，干燥收缩大，大量使用时也易导致细裂纹，不宜过多。近年来，陶瓷矿源紧张，许多陶瓷产区广泛使用水洗高岭土或矿渣，此类原料含硅量低，有一定塑性，使用时也需注意干燥收缩的问题。因此，坯体的塑性原料比例需保持在合理范围内，不要过高或过低。

（2）压制成型。改善粉料的颗粒级配，提高粉料的粗颗粒比例，一般要求40目15%-30%，60目50%-65%。保持偏低的粉料含水率，一般为6.0%-8.0%，可视生产线的实际情况作不同调整。同时适当增加成型压力，保证生坯强度不低于1.5MPa。从而降低生坯的入窑水分，利于快速干燥。

（3）烘干窑炉。烘干窑的前段（加热阶段）保持“高温高湿”状态，尽量采用主窑一级排烟的回收热风，中段（等速干燥阶段）要求热风不能过于干燥或潮湿，可采用一级和二级排烟的烟气混合物，后段（降速干燥阶段）可采用窑尾冷却回收的热风。

烘干窑温度约为200-230℃，保持微正压状态，充分利用窑炉余热风，使炉内的热量饱和，分布均衡，避免窑炉横截面的温差过大。如果使用过多烧枪或燃烧管、棒来提高烘干温度，易造成温度不均匀，燃耗成本增加，故应尽量避免。

加强检测烘干后的坯体含水率，两次烧成的干坯水分宜控制在2.0%以内，一次烧成的干坯水分应不高于0.5%，入窑釉坯水分不高于1.0%。在检测干坯含水率时，要注意烘干温度不能过低。有些工厂的烘干窑设计较长，为了节省燃耗，以较低的烘干温度（如130-150℃）也能达到干坯含水率的标准，但是烘干窑（特别是前段）的温度过低，易造成入窑生坯强度不足，在辊棒传送过程中造成生坯的中心开裂或大边裂。

通常，对于较长的烘干窑，烘干后的干坯水分较易达标，但要注意前、中、后三段热风和温度的合理控制，防止局部温度过低导致坯裂；对于较短的烘干窑，则要保持偏高的烘干温度，保证窑内热风饱和，以免干燥效果不够，干坯水分过高。

3.2解决思路与注意事项

对于产品的干燥裂纹问题，在不同工厂的实践中，解决思路大致接近却又不尽相同。笔者分析认为，主要有以下几点需要注意。

（1）全面排查，准确判断

生产管理中，常把干燥裂纹误当作机械碰裂来处理，一味地增加坯料的粘土比例，提高粉料水分，以增加生坯强度，不但收效甚微，还会导致问题更加严重。所以，当出现裂纹时，建议生产管理人员详细分析裂纹的特征，总结裂纹出现的规律，是否与模具、压力机、进砖平台、烘干窑、主窑等环节有明确的相关性。一般来说，机械碰撞和窑炉冷却不当的长裂纹较易排查。对于细小的边缘部裂纹，可通过更换模具、调转模具方向、改变生坯进窑顺序或方向、改变砖坯施釉方向等措施来分析裂纹的出现规律，排查产生的原因。如果没有十分明确的位置规律，但产量提高时，大规格厚砖比小规格薄砖更易出现细边裂，平面砖比凹凸异形砖更易出现细边裂，则要重点怀疑是否干燥裂纹。只有明确裂纹的种类及产生原因，才能尽早找到解决方案。

（2）多方调整，系统解决

干燥裂纹不同于机械碰裂，产生原因较为复杂，往往需要从坯料配方、粉料压制、窑炉烘干等多方面综合调整，才能彻底解决。特别是在快速烧成时，任何一方面不合理，都会导致干燥裂纹的出现。仅对单一方面进行工艺改善，往往无法完全消除缺陷，导致裂纹反复出现，时好时坏，即俗话说的“范围太窄”。

在一些工厂，因为生产设备条件的限制，有时为了解决干燥裂纹，会引发其它的问题，或者在提产量和保质量之间陷入两难的境地，这时就需要灵活地设计工艺参数，系统地调整，以摸索出一套适合自己生产条件的工艺参数。例如，有些旧的小生产线，压力机吨位较小，为了满足生坯强度的要求，对坯料的可塑性要求较高，粘土所占比例大，有的甚至达到40%以上，粉料水分也高于正常标准，对生坯干燥十分不利，当生产较大规格产品、厚砖，或者提高烧成速度时，很容易出现干燥裂纹。这就需要在保证一定的生坯强度同时，合理控制坯料的塑性原料比例。当生坯强度不足时，除了尽可能增加成型压力，还可以采用少量可塑性强的粘土，或者使用坯体增强剂，尽量不增加干燥收缩大的塑性类原料比例。其次，提高烘干温度，保持入窑“高温高湿”、窑内热风饱和、分布均衡。烘干窑平均温度尽量不低于200℃，较高的烘干温度可较快升高进窑生坯的温度，从而尽快提高入窑后的生坯强度，弥补生坯强度不足，减少中心开裂等缺陷，同时有助于减少坯料中塑性原料的用量，这样反过来又有利于快速干燥。另外，严格控制粉料水分在合理范围内，不能过度依赖粉料水分来提高生坯强度，以免产生其它不良影响。

（3）严格检测，形成标准化数据管理

因为解决干燥裂纹需要多方面协调进行，只有对各工艺环节进行数据化监测，将监测数据汇总分析，形成适合本厂的工艺标准参数，才能在日常生产中经常进行对照，及早发现问题所在，针对性解决。一般来说，需重点检测的工艺参数包括：（1）坯料：进厂原材料、泥浆和粉料的生坯强度和干燥收缩率。（2）压制成型：成型压力、粉料含水率和颗粒级配。（3）烘干窑：烘干后的坯体含水率、烘干温度。

4 总结

在釉面砖的生产中，单纯地讨论干燥裂纹的原因和解决方法并不算复杂，但在实际生产过程，因为和其它裂纹易于混淆，以致误判，或受制于设备、产量等客观条件，导致在工艺调整时瞻前顾后，常常达不到理想的效果。笔者实践总结认为：

对裂纹不能只凭经验就下结论，要先采取措施进行细致排查，从压机模号、进砖顺序、窑内位置、烧成速度等方面，对裂纹的发生规律汇总分析。如果没有固定的位置规律，但烧成速度越快、规格越大、越厚的产品较常出现细边裂时，则要重点考虑是否干燥裂纹。在确定是干燥裂纹后，对粉料、烘干窑、坯料的工艺参数进行系统调整。一是提高粉料的粗颗粒比例，适当降低粉料的含水率，并增加成型压力，以保证足够的生坯强度。二是对烘干窑的干燥曲线进行调整优化，需注意保持烘干窑前段 “高温高湿”状态，整体可保持微正压气氛。三是调整坯料配方，适当引用少量强塑性原料或坯体增强剂，以减少干燥收缩大的塑性原料比例，提升生坯的干燥性能。最后，对生产工艺参数加强检测分析，制定适合本厂的工艺标准，时常检查对照，才能保证长期稳定生产。

总之，对于干燥裂纹，只有多方面系统调整优化工艺，才能较彻底地解决问题，达到既快烧又节约能耗、充分发挥设备产能的理想目标。

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