[精选]8生产过程原理第七章烧成iiw.pptx

《[精选]8生产过程原理第七章烧成iiw.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[精选]8生产过程原理第七章烧成iiw.pptx（120页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、上节回顾 1.注浆成型l空心注浆和实心注浆两种 压力注浆、真空注浆、离心注浆 水玻璃、碳酸钠、焦磷酸钠、腐植酸钠、单宁酸钠、六偏磷酸钠等都符合以上条件。l 常用电解质使同样含水量的泥浆变稀 2.可塑成型 利用模具或刀具等运动所产生的外力（如压力、剪切、挤压等）使可塑泥料产生塑性变形而制成某种形状的制品，称为可塑成型。上节回顾 3.压制成型压制成型对粉料的要求（1）体积密度要大应尽量提高粉料的体积密度：1）造粒 2）调整颗粒级配（2）流动性要好（3）含水量要合适，并且水分要均匀（4）易碎性无机非金属材料生产过程的共性与个性无机非金属材料生产过程的共性与个性 v 典型生产工艺流程7 脱水与干燥第一

2、节 概 述 原料或半成品中含有高于工艺要求的水分，需要脱去的部分水分，以满足生产工艺的要求。脱水：(1)重力脱水；(2)机械脱水；(3)加热水分蒸发。干燥：也称为烘干,用加热的方法除去物料中部分物理水分的过程。干燥过程被广泛地应用于无机非金属材料的生产过程当中。干燥作用：（1）提高粉磨效率；（2）满足成型需要；（3）防止产品开裂或变形。分为：自然干燥和人工干燥（机械干燥）。自然干燥特点：不消耗动力和燃料，操作简便，但是干燥速度慢，产量低，劳动强度高，受气候条件的影响大，不适合于工业规模的生产。人工干燥特点：干燥速度快，产量大，不受气候条件的限制，便于实现自动化，适合于工业规模的生产。人工干燥的

3、加热方式：（1）外热源法；（2）内热源法。外热源法：是指在物料的外部对物料表面加热使物料受热，蒸发水分，而得以干燥。外热源法的加热方式：（a）对流加热;（b）辐射加热;（c）对流-辐射加热。内热源法：是将湿物料放在高频交变的电磁场中或微波场中，使物料本身的分子产生剧烈的热运动发热或使交变电流通过物料而产生热量，物料中水分蒸发，得以干燥。最为广泛的还是外热源法中的对流加热，加热物料的介质为干燥介质，干燥介质通常是热空气或热烟气。浆体的脱水是用重力或机械脱水的方法或喷雾干燥的方法来进行。粉状物料或坯体的脱水则通常是用干燥的方法来完成。普通粉状物料的干燥通常采用回转式、流态化式、悬浮式等类型的烘干设

4、备。坯体则通常采用烘房、隧道式、链式、转盘式、推板式等烘干设备。第二节 干燥的物理过程一、物料中水分的性质（一）化学结合水 以结晶水的形态存在于物料的矿物分子中，如高岭土(Al2O32SiO22H2O）中的结晶水。结合最为牢固，干燥工艺中一般不予考虑。（二）物理化学结合水 吸附水（通过物料表面吸附形成的水膜以及水与物料颗粒形成的多分子和单分子吸附层水膜）、渗透水（依靠物料组织壁内外间的水分浓度差渗透形成的水）、微孔水（半径小于10-8m）、毛细管水（半径介于10-810-6m）以及结构水（存在于物料组织内部的水分，如胶体中水或层间水）。吸附水与物料的结合为最强。在物理化学结合水的排除阶段，物料

5、基本上不产生收缩，用较高的干燥速度也不会使制品产生变形或开裂。物理化学结合水又称为大气吸附水，与物料的结合较化学结合水要弱，可以部分排除。（三）机械结合水 润湿水、大孔隙水及粗毛细管水（半径大于10-5m）。与物料的结合最弱，干燥过程中被排除。也称为自由水。注意收缩。按干燥过程中水分排除的限度来分，可以将物料中的水分为平衡水分和可排除水分。平衡水分:湿物料在干燥过程中其表面水蒸气分压与干燥介质中水蒸气分压达到动态平稳时，物料中的水分就不会继续减少，此时物料中的水分就称为平衡水分，可排除水分:高于平衡水分的水分称为可排除水分。温度越高，湿度越低，物料中的平衡水分越低。二、物料干燥过程 物料干燥：

6、加热、外扩散和内扩散。外扩散：物料表面的水分就要向干燥介质中扩散（蒸发）的过程。内扩散过程（湿扩散）：物料内部的水分就要向物料表面迁移的过程。干燥过程可以分为三个阶段：（1）加热阶段；（2）等速干燥阶段；（3）降速干燥阶段。平衡阶段（一）加热阶段在干燥的初期阶段，干燥介质传给物料的热量大于物料中水分蒸发所需热量，物料温度升高，水分蒸发量升高，达到一种动态平衡。（二）等速干燥阶段在等速干燥阶段，干燥介质传给物料的热量等于物料中水分蒸发所需热量，所以物料温度保持不变。内扩散速率大于外扩散速率，又称为外扩散控制阶段。主要是机械水的排除，干燥速率过大会发生因物料体积收缩而引起的制品变形或开裂事故，应加

7、以注意。（三）降速干燥阶段内扩散速率小于外扩散速率，物料表面不再保持湿润，称为内扩散控制阶段。当物料的水分达到平衡水分时，干燥速率降到零，这时干燥过程终止。三、干燥速率的影响因素（一）外扩散速率 干燥介质及生坯表面的蒸气分压、干燥介质及生坯表面的温度，干燥介质的流速和方向，生坯表面粘滞气膜的厚度、热量的供给方式、干燥方法。1、干燥介质的温度 干燥介质的温度t，物料与介质的温度差t，传热速度，传热量Q，干燥速度v2、干燥介质的湿度 介质的相对湿度，水分汽化速度，干燥速度w。3、干燥介质的流速 介质的流速w，q对流，干燥速度v；流体与物料表面的层流底层厚度层，对传热、传质都有利。w，物料飞扬损失，

8、介质热利用率，流体阻力，能耗。一般出口风速：1.53.0m/s。4、干燥介质与物料的接触面 干燥介质与物料的接触面F，干燥速度v。增加接触面的方法：将固体物料破碎 使物料悬浮在干燥介质中干燥 在回转烘干机内增加扬料板5、物料的性质、结构 物料的性质、结构不同，它的化学组成与水的结合方式不同，有的物料以非结合水为主，有的物料以结合水为主。物料中结合水，干燥时间，干燥速度。6、物料的水分量 物料的初水分、终水分、临界水分决定着等速阶段、降速阶段的长短，影响干燥时间，即影响干燥速度。7、干燥机的构造 合理的尺寸、结构型式，良好的密封和操作情况，以及适当地提高回转烘干机的转速，将有利于提高干燥速度速度

9、，缩短干燥时间。（二）内扩散速率 内因：含水率、生坯的组成与结构等。外因：生坯温度 内扩散：湿扩散、热扩散。湿扩散是指在水分浓度差的作用下，水分从物料内浓度高的的地方向浓度低的地方的迁移过程。湿扩散速率与物料制品的厚度有关，因此减薄制品的厚度可以提高干燥速率。热扩散是指在温度差的作用下，水分从物料内温度高的地方向温度低的地方的迁移过程。用内部加热方式，物料内部温度高于表面温度，热扩散成为干燥的动力。应尽可能采用内部加热方式或其它使热扩散能够成为干燥动力的加热方式。四、制品在干燥过程中的收缩与变形 自由水排除阶段，水分的排除，颗粒相互靠拢，产生收缩使制品产生变形。自由水排除完毕，进入降速干燥阶段

10、时，收缩即停止。对于薄壁制品，内部水分浓度梯度不大，实验表明，其线收缩系数与干燥条件无关。厚壁制品、内部水分不均匀、制品各向厚簿不均，收缩不一致，进而造成收缩应力的不均匀。表面和棱角处比内部干燥得快，壁薄处比壁厚处干燥得快。制品表面部位的收缩受到内部的限制，从而使内部受到压应力而表面受到张应力，当张应力超过材料的极限抗拉强度时，制品表面就会产生开裂。五、干燥方法、对流（辐射）、电干燥、微波干燥、红外干燥 是利用热气（烟气或热空气）的对流传热作用，将热传给坯体，使坯体内的水分蒸发而干燥的方法。对流（辐射）对流干燥，设备简单，热源易于获得，温度和流速易于控制调节，但总的来说，热扩散方向与湿扩散方向

11、相反，不利于干燥速度提高。工频干燥 加在生坯端面电极上的工频交变电压，在坯内产生电流而发热，属于内热式干燥。含水率高的部位电阻小、通过的电流大，产生的热量也大。电热干燥效率较高，如电瓷生坯一般10-15天阴干，电热干燥仅要4小时；含水率13的泥浆注浆成型的玻璃池窑大砖(单重300kg以上)，脱模后若要把水分降到6，采取自然阴干需几十天，采用电干约需15天。特点：（1）能实现均匀干燥（2）热扩散、湿扩散方向一致，干燥速度快，单位热耗小。以高频或相应频率的电磁波辐射使生坯内产生松弛极化，转化为干燥的热能。这种方法干燥很快，生坯温度60时，汽化量可能超过蒸汽逸出量使坯内压强增高，甚至鼓胀开裂，应控制

12、生坯温度。当以含水率6.9的1521525mm的面砖生坯单片通过这种干燥器，由进到出仅5分钟，含水率降到0.55。目前仅用来快速干燥电子陶瓷生坯。电耗一般高达2.5-3.0kWhkg水，不经济。高频干燥 微波干燥 是以微波辐射使生坯内极性强的分子，主要是水分子运动随交变电场的变化而加剧，发生摩擦而转化为热能使生坯干燥的方法。坯体单位时间、单位体积内产生的热量与频率、电场强度及坯体的介质损耗有关。2.主要特点：（1）均匀快速。热、湿传导方向一致（2）具有选择性（3）热效率高（4）干燥设备体小、轻巧，便于自控（5）具有微波辐射，需进行特殊防护。（6）设备费用高，耗电量大。近红外与远红外干燥1.原理

13、 是利用红外辐射元件发出的红外线为被加热物体所吸收，直接转变为热能而达到加热干燥的方法。水是红外敏感物质，在红外线的作用下水分子的键长和键角振动，偶极矩反复改变，吸收的能量与偶极矩变化的平方成正比，干燥过程主要是由水分子大量吸收辐射能，因此效率很高。2 红外辐射器管状、灯状、板状等。均由三部分组成：（1）基体（2）基体表面能辐射红外线的涂层（3）热源及保温装置 金属基体或陶瓷基体：耐火材料、SiC、锆英石、不锈钢、铝合金等。金属氧化物和碳化物等。热源：电加热、煤气加热或燃油加热等。3、红外干燥的优点（1）干燥速度快，生产效率高 辐射与干燥几乎同时开始，无明显的预热阶段。实际的例子很多，如：原用

14、80热风干燥要2 h时的生坯，改用远红外干燥，生坯温度约80，仅需10 min。又如卫生器生坯在通风的厂房里要干燥18天，改用近红外干燥仅用1天，再改用远红外干燥，时间和能量消耗又都减少1/2左右。（2）节约能源消耗（3）设备规模小，建设费用低（4）干燥质量好 红外线具有一定的穿透能力，表面、内部同时吸收能量，热扩散、湿扩散方向一致，加热均匀。综合干燥 生产中根据生坯不同干燥阶段特点，将几种方法综合起来以达到快速干燥的目的的方法。例如大型注浆坯先在原地用电热干燥，达到降速阶段移入干燥器，施釉之后再用红外辐射干燥，并准备烧成。又如英国带式快速干燥器也属于联合干燥器的类型。生坯用带式运输、红外与热

15、风交替干燥。当用红外线辐射生坯时显著提高水分温度，加速内扩散；然后移动位置改用热风喷吹，加速外扩散。当生坯湿度梯度偏大时又转入下一次红外辐射，达到临界水分全以热风喷吹，也不会产生缺陷了。经过高温烧成过程，陶瓷多孔性的坯体会发生一系列的物理、化学变化，最后达到所要求的性能。这些物理化学变化包括膨胀、收缩、气体的产生、液相的出现、旧晶相的消失和新晶相的出现等。要获得全瓷化的材料，就必须经过完全烧结的过程；即坯体在烧成过程中收缩达到最大，显气孔率接近于零，致密度达到最高。此时的坯体性能达到最佳，这种现象又称为“瓷化”。8 烧 成8.1 概 述烧结：如果侧重考虑高温下粉料填充空隙的过程，烧成又常称为烧

16、结。是一种利用热能使粉末坯体致密化的技术，其具体的定义是指多孔状陶瓷坯体在高温条件下，表面积减小、孔隙率降低、机械性能提高的致密化过程。1.窑炉不同：烧成大批量的普通陶瓷一般是在隧道窑、辊道窑或梭式窑等窑炉中进行的。特种陶瓷的烧成是在各种电炉（如管式炉、立式炉、箱式炉、电阻炉、感应炉、碳管炉等）中进行的，2.气氛不同：普陶烧成采用的是氧化或还原气氛。特种陶瓷的烧成可用保护气体（如氢、氖、氮气等）也可在真空或空气中进行烧成。3.烧结方法不同：普陶烧成采用的是液相烧结；特种陶瓷的烧成可用热压烧结、热等静压烧结、反应烧结、高温自蔓延烧结、液相烧结等。普陶与特陶在烧成方面的区别1.低温预热阶段（室温3

17、00）2.氧化分解及晶型转化期（300950）3.成瓷期（950 烧成温度）4.冷却期（烧成温度至室温）8.2 坯体烧成过程中的物理化学变化7.2 烧成过程中的物理化学变化 以普通粘土质陶瓷为例，烧成过程中的物理化学变化是制定烧成制度的基础。（一）低温预热阶段（温度由常温300左右）排除干燥后残余水分(5以下，日用瓷常在3以下)，也称小火或预热阶段。坯体的变化：（1）质量减轻：水分的排除（2）气孔率增加：水分排出，空隙 增多（3）体积收缩：水分排出，固体颗粒靠拢 低温预热阶段所发生的变化是物理现象，实际上是干燥过程的继续。因此要提高窑炉的生产效率，应当使坯体入窑水分尽量降低。（二）氧化分解阶段

18、（温度在300950之间）1、结晶水的排出 坯料中各种粘土原料和其它含水矿物（如滑石、云母等），在此阶段进行结构水（或称结晶水)的排除。粘土矿脱水分解起始温度为200-300，剧烈脱水温度和脱水速度，取决于矿物组成，结晶程度、坯体厚度和升温速度。例如高岭土脱水温度为500-700，后期水分排除速度较快；蒙脱石脱水温度为600-750，伊利石脱水温度为400-600，后两者水分排除速度较和缓。2、碳素和有机物的氧化 来源于结合粘土，北方紫木节土、黑碱石、黑矽砂石和南方的黑泥等含有大量有机物和碳素；压制成型时，坯料中添有有机粘合剂，坯体表面占有润滑油；此外燃烧烟气中未燃尽的碳粒可能沉积在坯体表面。

19、这些物质在加热时均会发生氧化反应。这些反应要在釉面熔融和坯体显气孔封闭前结束。否则，就会产生烟熏、起泡等缺陷。3、硫化铁的氧化 二硫化铁（FeS2）是一种有害物质，若不在釉面熔融和坯体气孔封闭前氧化成氧化铁（Fe2O3），则易使制品起泡。且生成的氧化铁又会使制品表面污染成黄、黑色。4、碳酸盐、硫酸盐的分解 5、晶型转变 石英在配方中一般用量较多，在本阶段将发生多晶转化。石英在573时，-石英迅速地转变为-石英，体积膨胀0.82%；在870-石英缓慢地转变为-鳞石英，体积膨胀16%。在900附近，长石与石英。长石与分解后的粘土颗粒，在接触位置处有共熔体的液滴生成。晶型转变对制品不会带来多大的影响

20、。无定形Al2O3，在950时转化为-Al2O3。伴随以上化学变化，本阶段发生以上物理变化：随着结构水和分解气体的排除，坯体质量急速减少，密度减少，气孔增加。根据配方中粘土、石英含量多少发生不同程度的体积变化。后期由于少量熔体的胶结作用，使坯体强度相应提高。为保证氧化分解反应在液相大量出现以前进行彻底，本阶段应注意加强通风，保持良好的氧化气氛；控制升温速度，保证有足够的氧化分解反应时间，必要时可进行保温，同时减小窑内上下温差。（三）高温玻化成瓷阶段（温度从950到最高烧成温度）1、1050以前，继续氧化分解反应并排除结构水。有资料认为，坯料中的结构水在800前只排除3/4，其余要在更高温度下才

21、能排除，升温快时残留结构水甚至会延迟到1200才排除完全。2、硫酸盐分解、高价铁还原、粘土分解反应生成一次莫来石硫酸盐的分解和高价铁的还原与分解 由粘土矿分解出的无定形A12O3和SiO2，在950左右开始转变为-A12O3，由X射线证实，1100已有微量莫来石。3、液相生成、固相溶解（长石1170分解，生成液相）熔融长石与低共熔物，构成瓷坯中的玻璃相。粘土颗粒及石英可以部分地溶解在这些玻璃相中，未被溶解之颗粒及石英等物质之间的空隙，也逐渐被这些玻璃态物质所填充，体积发生收缩，密度增加。其变化率与组成有关，如石英量多，长石量少的坯体收缩小，否则相反。一次莫来石呈现粒状或片状4、新结晶相（二次莫

22、来石）的形成与结晶的生长 长石熔体碱离子迁移，组成移向莫来石的析晶区，形成二次莫来石；一次莫来石熔融，并在二次莫来石上长大，为针状。由高岭石分解物形成的粒状及片状莫来石称为一次莫来石，由长石熔体形成的针状莫来石称为二次莫来石。温度继续升高，长石不断熔化至1200以上几乎熔完。它在熔化过程中因不断溶解粘土分解物和细粒石英，从而熔体组分不断变化。这种高硅质熔体首先将细小针状莫来石溶解，高温时针状莫来石也强烈受蚀。与此同时，三组分共熔物亦不断增加。液相的作用在于促使晶体发生重结晶，由于细晶溶解度大于粗晶，因而小晶溶解后就向大晶粒上沉积，导致大晶粒进一步长大。有资料认为，除二次莫来石可长成较大针晶外，

23、一次莫来石也可就地再结晶成针晶。结论：在高温阶段，坯体气孔率迅速降低，体积急剧收缩，强度、硬度增大，坯体颜色由淡黄、青灰转变成白色，坯体显出光泽并具半透明感，标志坯已瓷化烧结。5、釉料熔融成为玻璃体（四）高火保温期（0.5-2h）液相量增加 晶体继续生长 进一步坯体瓷化，釉层玻化 各种反应进行更完善 制品烧结：由于液相的粘滞流动和表面张力的拉紧作用，使它能填充坯内孔隙，促使晶粒重排、互相靠拢、彼此粘结成为整体。（五）冷却阶段 冷却阶段是制品从烧成温度降至常温的全部过程。l、液相析晶；2、玻璃相物质凝固；3、游离石英晶型转变。在573-石英转变为-石英，体积收缩0.82%。270时，-方石英转变

24、为-方石英，体积收缩2.8%。冷却过程中析出的莫来石都为粗大针状晶(如图)，但这种莫来石所占比例不大。冷却阶段也可细分为急冷/缓冷和最终冷却三个阶段.从最高烧成温度(高火保温结束)到850为急冷阶段。此时坯体内液相还处于塑性状态，故可进行快冷而不开裂。快冷不仅可以缩短烧成周期，加快整个烧成过程，而且可以有效防止液相吸晶和晶粒长大以及低价铁的再度氧化。从而可以提高坯体的机械强度/白度和釉面光泽度。冷却速度可控制在150300/h。从850到400为缓冷阶段。850以下液相开始凝固，初期凝固强度很低。此外在573左右，石英晶型转化又伴随体积变化。对于含碱和游离石英较多的坯体更要注意，因含碱高的玻璃

25、热膨胀系数大，加之石英晶型转变，引起的体积收缩应力很大，故应缓慢冷却。急冷速度可控制在4070/h。若冷却不当将引起惊釉缺陷。从400到室温为最终冷却阶段，一般可以快冷，降温速度可控制在100/h以上，但由于温差逐渐减小，冷却速度提高实际受到限制。对于含大量方石英类陶坯，在晶型转化区间仍应缓冷。对于采用氧化焰烧成陶瓷的场合，烧成过程较简单，关键是控制氧化分解反应在坯釉烧结之前进行充分。因此在950以上应缓慢升温，减小温差，通风良好。其他阶段和前面相同，烧成操作也较容易。7.3 烧成制度的制定一、烧成制度与产品性能的关系 烧成过程：将坯体在一定的条件下进行热处理，使之发生质变成为陶瓷产品的过程。

26、坯体经过一系列的物理化学变化，形成矿物组成和显微结构，获得所要求的性能指标。采用合理的烧成制度，是保证获得优良产品的必要条件。烧成制度包括温度制度、气氛制度和压力制度。影响产品性能的关键：Tt，atmosphere 气氛制度：烧成时的气氛要求，气氛类型。压力制度旨在保证窑炉按照要求的温度制度与气氛制度进行烧成。温度制度包括升温速度、烧成温度、保温时间及冷却速度。（一）烧成温度对产品性能的影响 烧成温度是指陶瓷坯体烧成时获得最优性质时的相应温度，即烧成时的止火温度。实际操作时，止火温度是指一个允许的波动范围，习惯上称之为烧成范围。下限温度：坯体技术性能开始达到要求指标时的对应温度；上限温度：坯体

27、的结构和性能指标开始劣化时的温度。固相烧结：依靠坯体粒子的表面能和晶粒间的界面来推动，因而烧成温度的高低除了与坯料的种类有关外，还与坯料的细度及烧成时间密切相关。颗粒细则比表面大、能量高，烧结活性大，易于烧结，烧成温度可降低。若颗粒的堆积密度小，颗粒的接触界面小，不利于传质，因而也不利于烧结。对同一种坯体，由于细度不同而有一个对应于最高烧结程度的煅烧温度，此温度即为烧结致密陶瓷体的烧成温度或它的烧结温度。这个温度或温度范围常根据烧成试验时试样的相对密度、气孔率或吸水率的变化曲线来确定。对于多孔制品，因为不要求致密烧结，达到一定的气孔率及强度后即终止热处理，所以多孔坯体只有烧成温度而无烧结温度。

28、烧成温度影响晶粒尺寸、液相的组成和数量以及气孔的形貌和数量。对固相扩散或重结晶来说，提高烧成温度是有益的。过高使晶粒过大或少数晶粒尺寸猛增，破坏织组结构的均匀性，从而使制品的机、电等性能劣化。图1-7-2 高铝瓷烧成温度与性质的关系1抗折强度；2介质损耗角；3击穿强度图1-7-3 BaTiO3瓷料的烧成温度与瓷体电导率的关系(升温速度300/h,保温20min，急冷)对传统配方的烧结陶瓷来说，烧成温度决定瓷坯的显微结构与相组成。烧成温度（）相 组 成（%）气孔体积（%）玻璃相 莫来石 石 英 1210 56 9 32 31270 58 63 28 21310 61 15 23 11350 62

29、 10 19 1长石质日用瓷坯在不同温度下的相组成 瓷坯的物理化学性质也随着烧成温度的提高而发生变化。烧成温度低，则坯体密度低，莫来石含量少，其机电、化学性能都差。温度升高会使莫来石量增多，形成相互交织的网状结构，提高瓷坯的强度。在不过烧的情况下，随着烧成温度的升高，瓷坯的体积密度增大，吸水率和显气孔率逐渐减小，釉面的光泽度不断提高。釉面的显微硬度也随着温度的升高而不断增大。但对于长石质瓷来说，温度升高到1290以后，随着温度升高，釉面硬度略有下降。温度继续升高，瓷坯中残余石英的含量降低，而玻璃相的含量增多，这种高硅质熔体首先将细小针状莫来石溶解，形成富含莫来石的玻璃相。图1-7-4表明了这种

30、玻璃相的含量变化与烧成温度之间的关系。传统配方陶瓷的机、电等性能随烧成温度的提高而发生变化。若生烧坯密度低，莫来石数量少，则机、电等性能都差；温度升高会使莫来石增多，形成互相交织的网状结构，性能提高。但一旦过烧，反因晶相量减少和粒径变大以及玻璃相增多而降低性能，而且高温下坯体还易变形或形成大气泡，从而更促使生成粗大莫来石，导致性能恶化。图为过烧瓷坯中的一个大气孔和它周围形成的粗大莫来石。在烧成范围内，适当提高烧成温度，有时却会有利于电瓷的机电性能（见图1-7-5）和日用细瓷的透光度。烧成温度的确定，主要取决于：1、配方组成；2、坯料的细度；3、产品的性能要求，同时还与烧成时间相互制约。由于硅酸

31、盐系统的反应是在颗粒接触不十分充分的条件下进行的，反应的速度也较低，因此影响高温反应速度的因素，除温度外，不能忽视时间的作用。总而言之，不能孤立地考虑温度的作用。同种坯体：高温下短时间烧成或低温下长时间烧成。（二）保温时间对产品性能的影响 坯体多为不均匀多相系统，因此烧成过程中各区域所进行的反应类型和速度都不相同，瓷坯的组织结构成为由许多不同类型的晶相和玻璃相，以不同配比组合而成的各个微观区域所构成，因而必须在止火温度或稍低于此温度的某一特定温度下保持一定的时间：1、使物理化学变化更趋完全，使坯体具有足够的液相量和适当的晶粒尺寸；2、使组织结构亦趋于均一。保温时间过长则不利，晶粒溶解，液相多，

32、不利于在坯中形成坚强骨架，机械性能下降。精陶坯中由于方石英晶相的减少还会引起釉裂。下限时间长，上限时间短。保温时间和保温的温度对希望釉面析晶的产品（如结晶釉等艺术釉产品），它们的作用更显得重要。对于特种陶瓷来说，保温虽能促进扩散和重结晶，但过长的保温却使晶体过分长大或发生二次重结晶，反而起到有害的作用，故保温时间也要求适当。（三）烧成气氛对产品性能的影响 气氛会影响陶瓷坯体高温下的物化反应速度，改变其体积变化、晶粒与气孔大小、烧结温度甚至相组成等，最终得到不同性质的产品。日用瓷坯体在氧化气氛和还原气氛中烧成，会使它们在烧结温度、最大烧成收缩、过烧膨胀率、线收缩速率和釉面质量等方面都有所变化。1

33、、对日用瓷的影响（1）不同气氛对烧结温度影响 坯体在还原气氛中的烧结温度比氧化氛围中低。随着含铁量（坯体配方与化学组成见表）的增加，降低的温度亦递减。（2）不同气氛对最大烧成收缩的影响 瓷石质坯体在还原气氛中的最大烧结线收缩都比氧化气氛中要大，但是长石质坯体在还原气氛中的最大线收缩却比氧化气氛中小。（3）不同气氛对坯体过烧膨胀的影响 所有瓷石质坯与未加膨润土的长石质坯在还原气氛中过烧40的膨胀比在氧化气氛中要小的多，但加入后反而大。（4）不同气氛对瓷坯线收缩速率的影响 除个别瓷坯外，其它所有瓷坯在还原气氛中的最大线收缩速率都比在氧化气氛中大。气氛对产品烧成产生的这些影响主要是坯中Fe2O3被还

34、原为FeO所致。因为FeO易与SiO2形成低熔点的硅酸盐，并降低玻璃相的粘度，增大它的表面张力，从而促使坯体能在较低的温度下烧结并产生较大的收缩。长石与膨润土配制的坯体，由于在还原气氛中碳素的分解移向高温，故烧结收缩小。（5）气氛对瓷坯的颜色和透光度及釉面质量的影响 A、影响铁和钛的价数 氧化焰烧成时，Fe2O3在含碱量较低的瓷器玻璃相中溶解度很低，冷却时即由其中析出胶态的Fe2O3使瓷坯显黄色。还原焰烧成时，形成FeO熔化在玻璃相中而呈淡青色。液相增加和坯内气孔率降低都相应提高瓷坯的透光性。当坯体中的氧化铁含量一定时，若用氧化焰烧成，被釉层所封闭的Fe2O3将有一部分与SiO2反应生成铁橄榄

35、石并放出氧，其反应如下：反应生成的氧会使釉面形成气泡与孔洞，而残留的Fe2O3会使瓷坯呈黄色。对含钛较高的坯料应避免烧还原焰，否则部分TiO2会变成蓝至紫色的Ti2O3，还可能形成黑色的FeOTi2O3尖晶石和一系列铁钛混合晶体，从而加深铁的呈色。B、使SiO2和CO还原 在一定的温度条件下，还原气氛可使SiO2还原为气态的SiO，在较低的温度下它将按2SiOSiO2Si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2COCO2C分解。在还原气氛中很可能因CO分解出碳沉积在坯体、釉上形成黑斑。在继续升高温度的烧成中，碳被封闭在坯体中，若再有机会被氧化成CO2就会形成气泡

36、。对吸附性能强的坯体尤应注意这一问题。（四）升、降温速度对产品性能的影响升温：升温速度对产品性能的影响取决于坯体种类和烧成温度（分解、反应、晶相转变、制品形状、大小）。普通陶瓷坯体在快速加热时的收缩要比缓慢加热时小。致密的坯体慢速升温（2448小时加热至1300）其抗张强度比快速升温的坯体（用18小时加热到1300）约增加30%。而气孔率则减少。快速升温坯体气孔率为3.0%，慢速升温坯体气孔率为1.5%，两者相差一半。冷却：普通陶瓷烧成后缓慢冷却时，收缩率会大些，相对的气孔率小些。冷却速度对机械强度的影响复杂得多。坯体名称 抗折强度（MPa）急冷（400/分）缓冷（15/分）75%Al2O33

37、57-408 204-285滑 石 瓷 184-224 143-163金 红 石 瓷 285-327 122-143钛 酸 钙 瓷 153-255 133-184几种瓷坯的冷却速度与抗弯强度的关系 含玻璃相多的致密坯体，应采取高温快冷和低温缓冷的制度。冷却初期温度高，因而仍有高火保温的作用，如不快冷势必影响晶粒的数量和大小，也易使低价铁重新氧化，使制品泛黄。快冷还可避免釉面析晶，提高釉面光泽度。但对于膨胀系数较大的瓷坯或含有大量SiO2、ZrO2等晶体的瓷坯，由于晶型转变伴随有较大的体积变化，因而在转变温度附近冷却速度不能太快。对于厚而大的坯件，若冷却太快，由于内外散热不易均匀，也会造成应力不

38、均匀而引起开裂。冷却速度的快慢对坯体中晶相的大小，尤其是对晶体的应力状态有很大的影响。二、烧成制度的制定 烧成制度包括温度制度、气氛制度和压力制度。三者之间互相协调构成了一个制定合理的烧成制度。（一）拟定烧成制度的依据 1、坯料在加热过程中的性状变化 通过分析坯料在加热过程中的性状变化，初步得出坯体在各温度或时间阶段可以允许的升、降温速率等。这些是拟定烧成制度的重要依据之一。具体可利用现有的相图、热分析资料（差热曲线、失重曲线、热膨胀曲线）、高温相分析、烧结曲线（气孔率、烧成线收缩、吸水率及密度变化曲线）等技术资料。2、坯体形状、厚度和入窑水分 同一组成的坯体，由于制品形状、厚度和含水率不同，

39、升温速度和烧成周期都应有所不同。（1）、薄壁、小件制品可采取短周期快烧；（2）、大件、厚壁及形状复杂的制品升温不能太快，烧成周期不能过短;（3）、坯体中含大量可塑性粘土及有机物多的粘土时，升温速度也应放慢；3、窑炉结构、燃料性质、装窑密度 在拟定烧成制度时，必须将制品对升温速度的要求与窑炉结构和操作条件结合起来。不同的窑型，即使同一窑型其结构和容量的不同将影响窑内的传热方式和温差大小，以及操作条件；装窑密度将影响窑内气体的流动分布和产品的热容量，因此，烧成制度应有所差别。例如倒焰窑烧日用瓷须10-40多小时；传统隧道窑从进窑到出窑为20-40多小时，扁形小截面辊道窑，推板窑的烧成时间甚至只需几

40、个小时。燃料的种类和热值的高低，将影响煅烧操作和可能提供的热量，同样影响烧成的结果。4、烧成方法 同一种坯体采用不同的烧成方法时，要求的烧成制度各不相同。如日用瓷、釉面砖既可坯、釉一次烧成（本烧），又可先烧坯（素烧）再烧釉（釉烧）经过二次烧成。我国，日用瓷、电瓷等高温传统配方瓷都采用一次烧成(或称本烧)；艺术瓷以及薄胎瓷或进行釉下彩绘的日用制品多采用二次烧成，此时素烧温度总是低于本烧温度。例如瓷件在1300左右烧成时，素烧温度一般为800左右；烧成温度为1410-1450时，素烧温度就为900。目前广泛采用的除传统烧结法以外，还有热压烧结以及近期发展的高温和常温等静压烧成、电火花烧成等各种新的

41、烧成方法。（二）烧成温度曲线的制定 烧成温度曲线表示烧成过程中由室温加热到烧成温度，再由烧成温度冷却至室温的全部温度时间的变化情况。烧成温度曲线的性质决定于下列因素：（1）烧成时坯体中的反应速度；（2）坯体的厚度、大小及坯体的热传导能力；（3）窑炉的结构、型式和热容以及窑具的性质和装窑密度。1、升温速度的确定 低温阶段：升温速度主要取决于坯体入窑时的水分。氧化分解阶段：升温速度主要取决于原料的纯度和坯件的厚度。原料较纯且分解物少，制品较薄的，则升温可快些。高温阶段：取决于窑的结构、装窑密度以及坯件收缩变化的程度。2、烧成温度及保温时间的确定 烧成温度必须在坯体的烧结范围之内，烧结范围则须控制在

42、线收缩（或体积收缩）达到最大而显气孔率接近于零（细瓷吸水率0.5%)的一段温度范围。最适宜的烧成温度或止火温度可根据坯料的加热收缩曲线和显气孔率变化曲线来确定。升温速度快时，止火或者最适宜烧成温度可以稍高，保温时间可以短些。当升温速度慢时，止火温度可以低些。可采用较高温度下短时间的烧成或在较低温度下长时间的烧成来实现。烧结范围窄的坯料应在烧结范围的下限。3、冷却速度的确定 取决于坯体厚度及坯内液相的凝固速度。快速冷却可：1、防止莫来石晶体变为粗晶；2、防止坯体内低价铁的重新氧化；3、白度提高。高温冷却可以快速进行，但快速冷却应注意在液相变为固相玻璃的温度（约在750800）以前结束。此后，冷却

43、缓慢进行，1、液相变为固相时制品内温度分布均匀；2、400600为石英晶型转化温度范围，体积发生变化，容易造成开裂，故应考虑缓冷。400以下，则可加快冷却，不会出现问题。（三）气氛制度 气体介质对含有较多的铁的氧化物、硫化物、硫酸盐以及有机杂质等陶瓷坯料影响很大。同一瓷坯在不同气体介质中加热，其烧结温度、最终烧成收缩、过烧膨胀以及收缩速率、气孔率均不相同，故要根据坯料化学矿物组成，以及烧成过程各阶段的物理化学变化规律，恰当选择气体介质（即气氛）。游离氧含量为4%5%时，称普通氧化焰；当游离氧含量为8%10%时，称强氧化焰；当氧含量为1%1.5%时，称中性焰；而游离氧含量在0%1%（CO4%8%

44、）时为还原焰。1、氧化气氛的作用与控制 在水分排除阶段、分解氧化阶段，一般需要氧化气氛。它的主要作用有两个：（1）将前一阶段沉积在坯体上的碳素和坯体中的有机物及碳素烧尽。（2）将硫化铁氧化。2、还原气氛的作用与控制（1）含 Fe2O3较高的原料，可以避免Fe2O3在高温时分解并放出氧，致使坯体发泡。在氧化气氛下，Fe2O3在12501370分解产生氧气，造成坯体起泡。而在还原气氛下：2Fe2O32CO4FeO2CO2 则在低于Fe2O3分解的温度下，即完成了还原反应，避免了析氧发泡。（2）FeO与SiO2等形成亚铁硅酸盐，呈淡青的色调，使瓷器具有白如玉的特点。低温阶段：氧化气氛;氧化分解阶段：

45、氧化气氛，或强氧化气氛；玻化成瓷期：强还原气氛；后期弱还原和高火保温阶段：弱还原气氛或中性气氛；退火：中性或弱还原（四）压力制度 是实现温度制度和气氛制度的保证。油烧隧道窑还原焰烧成时，通常，负压有利于氧化气氛的形成，正压有利于还原气氛的形成。负压过大，大量的热烟气被抽走，窑内温差大，易造成局部过烧或生烧，热效率降低，燃料消耗增加。正压过大，烟气外逸，散热大，同样增加燃料消耗。一般预热带为负压，使排烟通畅，吸入少量二次风，保证转换气幕前为氧化气氛。烧成带保持微正压，使冷空气难入窑内，稳定窑内温度和气氛。高火保温区保持微正压以利于保证弱还原防止制品二次氧化，零压点的位置很重要，一般控制在预热带的

46、末端。便于分开焰性，使氧化、还原阶段分明。零压点后移会延长氧化时间，造成还原不足；零压点前移又会造成制品氧化不足。冷却带一般处于正压下。第四节 烧成方法一、低温烧成与快速烧成（一）低温烧成与快速烧成的作用 1、低温烧成与快速烧成的涵义 低温烧成：凡烧成温度有较大幅度降低（如降低幅度在80100以上者）且产品性能与通常烧成的性能相近的烧成方法可称为低温烧成。快速烧成：产品性能无变化，而烧成时间大量缩短的烧成方法。2、低温与快烧的作用（1）节约能源 燃料费用占生产成本30%。1、烧成温度每下降100，单位燃耗节省13%。2、烧成时间每缩短10%，产量可增加19%，单位制品热耗可降低4%。（2）充分

47、利用原料资源 降低原料成本。地方性原料、低质原料、某些新开发的原料：低熔点成分、来源丰富、价格低廉。（3）提高窑炉与窑具的使用寿命 烧成温度在较大幅度降低，可以减少匣钵的破损和高温荷重变形，延长其使用寿命。（4）缩短生产周期、提高生产效率 釉面砖素烧3040小时，釉烧2030小时，共5070小时。快速烧成，素烧为60分钟，釉烧为40分钟，总的烧成时间不到2小时。（5）低温烧成，有利于提高色料的显色效果，丰富釉下彩和色釉的品种。（6）快速烧成可使坯体中晶粒细小，从而提高瓷件的强度、改善某些介电性能。前提是必须保证产品质量。并非任何品种都可采用低温烧成或快速烧成。（二）降低烧成温度的工艺措施 1、

48、调整坯、釉料组成 主要通过引入添加剂（烧结助剂）碱金属、碱土金属氧化物，碱金属氧化物会降低粘土质坯体出现液相的温度和促进坯体中莫来石的形成。使低共熔点降低，液相在较低温度下出现。添加剂的用量对促进作用至关重要，过多的添加剂甚至会出现相反的结果。2、提高坯料细度 颗粒越细则烧结活性越大、烧结温度越低。（1）机械粉碎，提高细度（2）化学法制备超细粉。（三）快速烧成的工艺措施 1、必须满足的工艺条件：（1）坯、釉料能适应快速烧成的要求 坯料：A、干燥收缩和烧成收缩均小；B、坯料的热膨胀系数要小；C、导热性能好；D、少含晶型转变的成份。釉料：A、化学活性强，以利于物理化学反应能迅速进行；B、始熔温度要

49、高些；C、高温粘度比普通釉料低些，而且随温度升高粘度降低较多，以便获得平坦光滑无缺陷的釉面；D、膨胀系数较常规烧成时小。（2）减少坯体入窑水分、提高坯体入窑温度。（3）控制坯体厚度、形状和大小。（4）选用温差小和保温良好的窑炉。小截面窑炉（5）选用抗热震性能良好的窑具 2、快烧产品的质量 生产实践和研究的结果表明，在缩短烧成周期的同时，适当地提高烧成温度（1030）是能够使陶瓷产品的显微结构和物相组成不受影响。9、静夜四无邻，荒居旧业贫。5 月-235 月-23Tuesday,May 16,202310、雨中黄叶树，灯下白头人。13:05:4913:05:4913:055/16/2023 1:

50、05:49 PM11、以我独沈久，愧君相见频。5 月-2313:05:4913:05May-2316-May-2312、故人江海别，几度隔山川。13:05:4913:05:4913:05Tuesday,May 16,202313、乍见翻疑梦，相悲各问年。5 月-235 月-2313:05:4913:05:49May 16,202314、他乡生白发，旧国见青山。16 五月 20231:05:49 下午13:05:495 月-2315、比不了得就不比，得不到的就不要。五月 231:05 下午5 月-2313:05May 16,202316、行动出成果，工作出财富。2023/5/16 13:05:4