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陶瓷辊棒常见问题分析
1  引言
陶瓷辊棒由于长时间在高温与负荷作用下运转,在生产过程中容易出现各种问题,如中间断裂、更换辊棒炸裂、辊棒头破裂、在窑炉内弯曲等。这些问题中,大部分是由于辊棒的使用寿命所致,也有些是由于产品自身质量或操作不当引起的,下面对其做一简单阐述。
2 辊棒缺陷
2.1  中间断裂
辊棒横向折断,断口齐整,断面疏松,也称横式折断。辊棒中间断裂产生的原因主要有以下几种:
(1) 窑炉烧成温度过高。如中温型辊棒使用温度为1000℃以内,中高温型辊棒使用温度为1200℃以内,高温辊棒使用温度为1250℃以内,如达到或超出此极限温度,辊棒中断的现象将明显增加。
(2) 辊棒载重、跨度、转速的影响。当生产瓷砖或其它规格较大的制品时,产品重量越重,窑炉内宽越大(超过2.7m),辊棒跨度越大,辊棒转速越快,辊棒产生中断的几率也越大。
(3) 辊棒的选型不当。生产规格为600mm×600mm以上的瓷砖产品时,最好使用Φ50mm的辊棒;生产800mm×800mm及以上产品最好使用Φ60mm或Φ65mm规格的辊棒;生产日用瓷或其它稀土原料等以匣钵或垫板形式装卸的产品,对辊棒的强度要求很高,应选用超高温型辊棒。
(4) 辊棒腐蚀严重。由于辊棒在窑炉内长期运行,受到窑炉压力、窑炉气氛以及燃料腐蚀性气体的影响,辊棒使用有一定的寿命,一般使用超过两个月以上辊棒的强度会逐渐下降,在负荷作用下可能出现中断现象。此类断棒主要表现为断口齐整、断面疏松、断面表层带颜色等,见图1。 

  图1   辊棒被腐蚀导致中间断裂 
(5) 辊棒自身强度不够。若新棒穿进窑炉高温区,运行几天便出现自然断裂,则为产品本身的质量问题。此类断棒断口齐整、断面疏松,但断面表层不带颜色。
2.2  更换辊棒炸裂
换棒时产生炸裂的表现主要为:沿辊棒长度方向有裂线,断口两处或两处以上,或者出现碎裂;断口参差不齐、断面光滑。炸裂产生的原因主要有以下几种:
(1) 换棒温度太高。正常更换辊棒的温度最好控制在800~850℃,不可过高,同时随着辊棒直径和长度的增加,辊棒的表面积增大,辊棒的热稳定性也逐渐变差,在高温换到常温的过程中辊棒内外温度不一致,从而导致炸裂。
(2) 换棒操作不当。拉棒时,辊棒的红色高温部位接触到铁等热的良导体,降温过程中辊棒接触点急剧收缩,导致炸裂;若放置辊棒的地面有水迹或用风吹强冷辊棒,也会造成辊棒炸裂。
(3) 保护涂料未干。上了涂料的辊棒含有较多的结晶水和吸附水,使用前须将辊棒放在窑边充分烘干,否则,穿进高温区时,辊棒会因水分急剧蒸发而炸裂。
(4) 辊棒腐蚀严重。辊棒受到窑炉内腐蚀性气体的侵蚀,以致辊棒断面出现了明显的结构变异(新旧辊棒对比),或者辊棒断面出现分层,在降温过程中容易炸裂、线性裂开或断成数节。被侵蚀后的辊棒其表层颜色变化明显,见图2。 

图2   表层被气体侵蚀的辊棒            
     
(5) 辊棒表面粘结坯料或釉滴太严重,以致辊棒表面气孔被封闭,气孔率发生变化,降温过程中内外收缩不一致导致炸裂。粘耙后的辊棒如图3所示。

图3   辊棒粘耙

(6) 由于辊棒自身热稳定性能较差,在低温段预热后再插入窑炉高温段时,辊棒易产生炸裂。此类断棒断口参差不齐、光滑、断面不带颜色,见图4。

图4   热稳定性能不佳导致辊棒断裂
2.3  辊棒裂头断头
造成辊棒裂头、断头的主要原因有:
(1) 辊棒外径同窑炉传动套筒的内径不匹配。套筒本身存在公差,正常套筒的公差为0~0.2mm,实际生产中存在部分套筒内径偏小等问题,以致插入辊棒过紧而出现断裂头。
(2) 窑炉传动套筒出现变形,在插入辊棒后由于运行不一致,将辊棒拧断,出现断头;窑墙出现变形或窑炉孔砖移位,也会导致辊棒断头。
(3) 在辊棒插入套筒的过程中用力过大,极易造成辊棒裂头。
(4) 辊棒自身存在暗裂,插入窑炉后,在高温情况下便出现裂头,插入套筒后逐步形成断头。裂头棒见图5。

图5   裂头棒
2.4  弯曲变形
辊棒弯曲变形与辊棒中断具有一定的关联性,出现弯曲变形的主要原因有:
(1) 由于目前陶瓷制品的烧成周期是相对确定的,在烧成周期一定的情况下,窑炉越长,内宽越宽,辊棒转速越快,烧成温度越高,辊棒越易出现高温弯曲变形。
(2) 窑炉的急冷带由于受到急冷气幕的影响,砖坯需在短时间内从最高温度冷却至600~700℃内,该区域辊棒上下温差相当大,辊棒容易出现弯曲。
(3) 值得注意的是,如果不同批次产品,在基本相同的使用条件情况下,个别辊棒出现弯曲变形现象,则应该是由于辊棒自身的质量问题造成的。 

(来源:建筑玻璃与工业玻璃杂志、佛山市陶瓷研究所 马建国)
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