輥道窯爐作為現代陶瓷(cí)、耐火材料及鋰電材料等行業的核心燒成設備,其生產過程(chéng)中的產品開裂問題一直是(shì)困擾生產技術人員的主要質量缺陷。裂紋形態各異,成因複雜多變,往(wǎng)往是輥道窯爐前後工(gōng)序多種因素共(gòng)同作用的結果。
一、坯體與原料的(de)內在因素
開裂的隱患,常(cháng)常在坯(pī)體進入輥道窯(yáo)爐之前就已潛伏。
1.原料配方與製(zhì)備缺陷
(1)原料配(pèi)比不當:可塑性原料與(yǔ)瘠性原料比例失(shī)衡(héng)。可塑性原料過多導致幹燥與(yǔ)燒成收縮率過大;瘠性原料過少則無(wú)法形成有效骨架抵抗收縮應(yīng)力。
(2)顆粒級配不合理:粉料顆粒過細或級配不連續,會導致堆積密(mì)度差(chà)、排氣通(tōng)道(dào)不暢,在幹燥和燒成過程中易因收縮不均而產生內應力。
(3)原料混合不均:化學成分與水分分(fèn)布不均勻,導致坯體各(gè)部(bù)位在受熱時反應不同步(bù)、收縮不一致,從而(ér)產生結構性應力(lì)。
2.成型與幹(gàn)燥過程缺陷
(1)壓(yā)製成型缺陷:成型壓力不均或填料不勻,導(dǎo)致坯體(tǐ)密度梯度,在燒成時成為應力集(jí)中(zhōng)點。
(2)幹燥製度不當:幹燥速度過快或溫度/濕度梯度控製不佳,導致坯(pī)體表麵過早硬化結殼,內部水分無法順利排出,產(chǎn)生蒸(zhēng)汽壓力,造成幹燥裂紋。
(3)坯體機械損傷:在入窯前的搬運、裝(zhuāng)載過程中產生的隱性微(wēi)裂紋(wén),在輥道窯爐內受熱後急劇擴展為可見裂紋。

二、燒成製度的(de)工藝控製因(yīn)素
輥道窯爐的燒成曲線是產品的“生命線”,任何(hé)不當設置都(dōu)可能直接引發開裂(liè)。
1.預熱升溫階段開裂
(1)殘餘水分快速汽化:輥(gǔn)道(dào)窯(yáo)爐(lú)在(zài)200°C以下的低溫階段(duàn),若升溫速率過快,坯體內部殘(cán)餘水分急劇汽化,產生的蒸汽壓力(lì)若超過坯體強度(dù),會導(dǎo)致“爆裂”性開裂,裂紋邊緣鋒利。
(2)石英晶型轉化應力:在573°C左右,坯體中的β-石英會轉化(huà)為(wéi)α-石英,伴隨約0.8%的體積膨脹。若此階段升溫過急,坯體各部分膨脹不均,輥道(dào)窯爐會產生巨大應力,導致(zhì)開(kāi)裂。
(3)氧化分(fèn)解不充分:輥道窯爐坯體中的有機物(wù)、碳素及某些(xiē)添加(jiā)劑若在預熱帶未充(chōng)分氧化分解,進入高溫區後,在坯體表麵(miàn)釉層或自身燒結封閉的情況下繼續反應,產生氣體,導致坯(pī)體鼓泡、剝落或開裂。
3.高溫燒成階段開裂
(1)過燒現象:燒成(chéng)溫度過高或高溫保溫(wēn)時間過長,導致坯(pī)體內液相生成過量(liàng),使(shǐ)坯體(tǐ)軟化、變(biàn)形,在輥棒傳動作用下被拉裂。
(2)高(gāo)溫急變:在燒成帶升溫過(guò)快,造成(chéng)坯體內部與表(biǎo)麵、邊緣溫差過大,熱應力超過其高溫下的承受限。
4.冷卻階段開裂
(1)急冷不(bú)當:產品出燒成帶後,若冷卻風量(liàng)、風速控(kòng)製不當(dāng),導致製品表麵急冷收縮硬化,而內部仍處於塑性狀態,表麵(miàn)受到拉應力而產生細密的“風(fēng)裂(liè)”。
(2)石英轉化區冷卻過快:在573°C(石(shí)英轉化)和270°C左右(方石英轉化)的晶型轉化區間,體積會(huì)急劇收(shōu)縮。若此階段冷(lěng)卻速度過快,會(huì)因體積收縮不(bú)均導致脆性開裂(liè),即“晶(jīng)裂”。
(3)緩冷不足:在700~500°C區(qū)間,是坯體由塑性(xìng)狀態向彈性(xìng)狀(zhuàng)態轉化的關鍵階段,若冷卻過快,同樣會因內外收縮不均(jun1)而開裂。
三、設備與操作的外在(zài)因素
輥道窯爐和運行狀態的穩定性是保證產(chǎn)品完好無損的基礎。
1.輥(gǔn)棒係統問(wèn)題
(1)輥(gǔn)棒變形與跳動:輥(gǔn)棒彎曲、磨損或安裝不水平,會導致產品在前進過程中產生(shēng)振動(dòng)、跳動或前後產品相撞,造成規律的橫向機械裂紋。
(2)輥棒粘附物:輥道窯爐長期運行後,輥棒上(shàng)可能粘附落渣或滴落的釉料,形成凸起物,在產品底(dǐ)部頂出有(yǒu)規律間距的裂紋。
2.窯爐(lú)運行狀態(tài)
(1)窯內壓力波動:壓力不穩會導致(zhì)溫度場和氣流場紊亂(luàn),影響正常的傳熱和物理化學反應,誘發不可(kě)預測的開裂。
(2)窯爐密封(fēng)不嚴(yán):窯頭、窯尾或(huò)觀察孔等處漏入冷(lěng)風,會嚴重擾亂窯(yáo)內預設的溫度曲線,尤其在預熱帶,冷風侵入會導致局部產(chǎn)品(pǐn)急冷而產生應力開裂。
(3)傳動係統不穩定:輥道速度波動,導致產品(pǐn)在窯內各溫區的停留時間(jiān)失控,破壞了既定的燒成製度。
3.係統性(xìng)診斷方法與解決(jué)路徑
(1)裂紋形態分析:詳細記錄(lù)裂紋的(de)位置、方向、形態。這是判(pàn)斷原因的一步。
(2)定位開裂溫區:通過輥道窯爐觀察孔分段觀察,或(huò)使用測溫環等工具,定位產品在哪個溫度區間發生開裂。
對比與(yǔ)排(pái)查:
1.規律(lǜ)性開裂→排查(chá)設備。
2.普遍性開裂→排查工藝製度和(hé)原料配方。
3.隨機(jī)性開裂→排查成型、幹燥工序及坯體搬運過程。
輥道窯爐產品開裂是一個典型的係統工(gōng)程問題。解決它需要技術人(rén)員具備全局視角(jiǎo),綜合分析來自坯體配方、燒成工藝和設備運行三大係統的(de)信息。隻有(yǒu)建立起這種(zhǒng)係統性的分析(xī)框架(jià),才能定位病根,對症下藥,實現穩(wěn)定、有效、優良的生(shēng)產,將開裂缺(quē)陷降至較低。