利用輥道窯快速燒成生產(chǎn)曼羅瓦

摘要:曼羅瓦的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝是采用濕法擠壓成形、隧道式干燥器干燥、隧道窯燒成，生產(chǎn)過程難以實(shí)現(xiàn)全自動化。為此，我們研制出適合快速燒成的坯體配方，仍采用濕法擠壓成形，改用輥道式干燥窯干燥、輥道窯快速燒成的新工藝，成功實(shí)現(xiàn)了曼羅瓦的全線自動化生產(chǎn)，大大提高了生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞:曼羅瓦;濕法擠壓;輥道窯;快速燒成

1前 言

曼羅瓦作為一種高檔琉璃瓦，其主要特點(diǎn)有兩個:一是造型優(yōu)美、款式新穎、立體感強(qiáng); 二是橫向和縱向都設(shè)有防水槽，防水效果好，鋪設(shè)時屋面不需作任何防水處理，省時省錢省力，便于建筑施工，深受建筑商的歡迎。我國市場上的曼羅瓦最早是從歐洲進(jìn)口的，由于其造型與性能的優(yōu)勢，受到越來越多建筑商的青睞，因而需求量大增，并逐漸成為高檔建筑如別墅等的主流用瓦。

國外生產(chǎn)曼羅瓦多采用濕法擠壓成形、隧道窯干燥與燒成的技術(shù)路線，這種生產(chǎn)工藝在瓦坯轉(zhuǎn)運(yùn)及裝卸窯時不便于實(shí)現(xiàn)全自動化作業(yè)，通常還需要輔以人工操作，例如法國某著名建陶廠生產(chǎn)曼羅瓦就采用人工裝窯的方式，工人的勞動強(qiáng)度大、燒成時間長、生產(chǎn)效率低。

湘潭煒達(dá)機(jī)電制造有限公司與國內(nèi)某陶瓷企業(yè)合作，研制出適合快速燒成的坯料配方，并成功開發(fā)出采用濕法擠壓成形、輥道窯干燥與燒成的全自動曼羅瓦生產(chǎn)線，突破了曼羅瓦的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，大大節(jié)約了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。

2坯料配方與工藝參數(shù)

2.1 坯料的礦物組成

坯料仍采用傳統(tǒng)陶瓷原料進(jìn)行配料，從礦物組成來說，仍然是長石、石英、高嶺土三元配方。通過對坯料的礦物晶相分析證實(shí)，坯料的主要礦物成分為以下四種:

(1) 高嶺石[Al₂Si₂O₅(OH)₄]

(2) 石英(SiO₂)

(3) 透長石[Na，K(Si₃Al)O₈]

(4) 云母[(K，Na)Al₂(Si，Al)₄O₁₀(OH)₂]

2.2 坯用原料的化學(xué)成分

坯用原料的化學(xué)成分如表1所示。

2.3 坯料配方

坯料的配方范圍如下:

水洗土5%～25%、紅土 20%～50%、頁巖土 10%～35%、長石5%～20%。

2.4 坯體的化學(xué)組成

經(jīng)化驗(yàn)分析，所用坯料的化學(xué)組成如表2所示。

2.5 工藝性能

瓦坯與燒成后產(chǎn)品的部分性能指標(biāo)如下:

(1) 坯料可塑性指數(shù):12～13

(2) 瓦坯含水率:17%～19%

(3) 瓦坯干燥收縮率:3.5%～4.0%

(4) 瓦坯總收縮率:7.5%～8.0%

(5) 產(chǎn)品吸水率 :4%～6%

2.6 干燥工藝參數(shù)

(1) 一次干燥溫度:50～120℃

(2) 一次干燥周期:5～7h

(3) 二次干燥溫度:200～300℃

(4) 二次干燥周期:20～40h

(5) 瓦坯入窯水份:<0.5%

2.7 燒成工藝參數(shù)

(1) 最高燒成溫度:1150～1210℃

(2) 燒成周期:80～110min

(3) 燒成溫度曲線:見圖1。

3生產(chǎn)工藝流程

將各種原料按配方比例裝入自動喂料機(jī)，經(jīng)皮帶輸送到雙軸攪拌機(jī)進(jìn)行初步攪拌，再經(jīng)皮帶輸送至第一道對輥機(jī)粉碎;從第一道對輥機(jī)出來的原料，其粒度在3mm以下，再經(jīng)皮帶輸送到二次對輥機(jī)輥壓，兩次輥壓后的原料粒度小于1mm;最后由強(qiáng)力攪拌機(jī)擠出適合成形的坯料，然后再用皮帶機(jī)輸送至坯料倉儲存?zhèn)溆谩?/p>

制備好的坯料經(jīng)皮帶機(jī)從坯料倉自動輸送到真空擠出機(jī)，擠出機(jī)將坯料擠成連續(xù)的毛坯條，經(jīng)自動切瓦機(jī)切割后，由自動壓瓦機(jī)前端的機(jī)械手取坯裝模;壓機(jī)經(jīng)過三次加壓把毛坯壓制成精致的瓦坯，再由機(jī)械手取出放至瓦托上，濕瓦坯連同瓦托經(jīng)輸送帶進(jìn)入5層輥道干燥窯干燥，再自動淋釉;施好釉后的瓦坯進(jìn)入強(qiáng)化輥道干燥窯進(jìn)行二次干燥和預(yù)熱，最后進(jìn)入高溫輥道窯燒成。其生產(chǎn)工藝流程如圖2所示。

4分析與討論

4.1 原料及配方

如前所述，曼羅瓦一般用濕法擠出工藝成形，這就要求坯料具有足夠的可塑性，但高可塑性原料(如廣東黑泥等)往往有機(jī)物含量較高，如果用量過大必然導(dǎo)致坯料氧化分解困難，不利于實(shí)現(xiàn)輥道窯快速燒成。因此，研制適合快速燒成的坯體配方就成為輥道窯燒成曼羅瓦的關(guān)鍵。

我們選用合適的原料，經(jīng)多次反復(fù)試驗(yàn)和技術(shù)攻關(guān)，成功研制出適合濕法擠出成形、快速燒成的坯料配方，為曼羅瓦生產(chǎn)技術(shù)的變革奠定了基礎(chǔ)。

4.2 擠壓成形

如圖3所示，曼羅瓦橫向和縱向均設(shè)有防水溝槽并有互鎖肌筋，這種結(jié)構(gòu)無法用干粉壓制來實(shí)現(xiàn)，有人試圖通過大幅度修改曼羅瓦的造型結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)干壓成形，但經(jīng)過修改和簡化結(jié)構(gòu)之后的瓦型已經(jīng)不成為曼羅瓦了。因此，曼羅瓦的成形只能采用擠出成形法，先用真空擠出機(jī)擠毛坯，然后經(jīng)壓瓦機(jī)壓制成精坯。

目前，曼羅瓦自動化壓瓦機(jī)主要依賴進(jìn)口，設(shè)備價格昂貴。湘潭煒達(dá)機(jī)電設(shè)備制造有限公司于2007年成功開發(fā)出WJ100-1全自動壓瓦機(jī)，價格僅為國外同類機(jī)型的三分之一，為曼羅瓦的自動化生產(chǎn)大幅度降低了成本。

4.3 快速干燥

用濕法擠出工藝成形的曼羅瓦瓦坯，其成形水份一般都在17%以上， 如干燥速度太快，易造成坯體變形或炸坯。因此，要將如此高水份的瓦坯在輥道干燥器內(nèi)快速安全地干燥難度較大。為了解決這一難題，我們采用多層干燥器并輔以高效干燥技術(shù)，經(jīng)過多次試驗(yàn)確定了合理的干燥溫度、干燥濕度和壓力曲線，最終實(shí)現(xiàn)了瓦坯的自動化輥道窯干燥，使瓦坯在5～7h內(nèi)安全地干燥至含水量在3%以下。

4.4 快速燒成

由于曼羅瓦采用真空擠坯、濕法壓瓦的成形工藝，坯體的致密度高、透氣性較差，氧化分解反應(yīng)速度比較慢，所以用輥道窯燒成曼羅瓦時必須設(shè)法延長坯體氧化分解的時間。

為此我們采取了多種措施，首先是加長輥道窯的長度，將原來120m長的窯爐加長到180m;其次是設(shè)立二次強(qiáng)化干燥窯，瓦坯施釉后經(jīng)強(qiáng)化干燥，溫度可升高至300 ℃，從而可以提高窯頭溫度，以加快有機(jī)物的氧化分解反應(yīng);三是調(diào)整燒成曲線，盡量延長高溫氧化分解的時間。經(jīng)過以上多方面的調(diào)整，成功實(shí)現(xiàn)了曼羅瓦的快速燒成，最短燒成周期為80min。

5結(jié) 束 語

經(jīng)過改進(jìn)坯體配方，利用濕法擠壓、輥道窯干燥與快燒曼羅瓦自動化生產(chǎn)線，成功生產(chǎn)出高質(zhì)量的曼羅瓦。該生產(chǎn)線的自動化程度已部分達(dá)到甚至超過國外同類生產(chǎn)線的水平，投產(chǎn)半年以來，運(yùn)行情況良好。與傳統(tǒng)的隧道窯燒成生產(chǎn)線相比，具有自動化程度高、生產(chǎn)周期短、產(chǎn)品質(zhì)量好、產(chǎn)量高與生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)，值得業(yè)內(nèi)同行借鑒。