Дефекты обжига, причины возникновения

Дефекты изделия, возникающих при обжиге, являются причиной получения безвозвратного брака, определяют качество продукции и сортность. Рассматривая дефекты обжига, необходимо разграничивать дефекты, появляющиеся после утельного и политого обжига. К дефектам утельного обжига относят недожог, пережог и трещинноватость. Появление поверхностных трещин обязано образованию трещин Гриффитса (зародышей трещин) в результате возникающих напряжений в материале. Во избежание появления опасных напряжений охлаждение фаянса в утельном обжиге проводят значительно медленнее, чем в политом. Недостаточная степень утельного обжига фаянса проявляется в повышенной открытой пористости изделий (недожог), для который наблюдается плохой разлив глазури при политом обжиге и такой дефект, как сухость краев. Возможно также частичное расстекловывание (кристаллизация) глазури. Для предотвращения кристаллизации необходимо интенсинове охлаждение глазурованных изделий в политом обжиге до температуры 800 оС, при которой нарастающая вязкость глазури препятствует образованию центров кристаллизации и росту кристаллов. Далее для снятия напряжений, возникающих в черепке в связи с полиморфными превращениями кварца, скорость охлаждения изделий до 450 оС необходимо уменьшить.

Основное вид брака фаянсовых изделий – цек глазурного слоя – следствие разницы ТКЛР черепка и глазури. Однако этот дефект также может возникнуть из-за недожога черепка в утельном обжиге. Чрезмерно высокие температуры утельного обжига, а также излишне продолжительная выдержка в конце периода нагревания вызывают резкое снижение пористости изделий, при этом могут возникнуть плешины и сухость краев глазури в процессе политого обжига.

Как уже отмечалось, обжиг фаянсовых изделий проводят в окислительной газовой среде. Взаимодействие оксида углерода (в случае восстановительной печной атмосферы) с поверхностью обжигаемых глазурованных изделий приводит к осаждению углерода, образующегося при его разложении, в порах изделий. Закопченность изделий и поглощение ими углерода обусловливают, в свою очередь, скатывание глазури (сборка)при ее закреплении во 2 обжиге. Особые требования к печной атмосфере предъявляются в том случае, когда в красках для подглазурной росписи содержатся оксиды переходных металлов (железа, хрома, марганца, меди и т.д.). Присутствие продуктов неполного сгорания топлива приводят к изменению цвета таких красок за счет изменения валентности металлов и частичного их восстановления.

Кроме того, можно сказать, что состав печной атмосферы определяет также склонность к образованию наколов. Вспучивание глазури и повышенное количество наколов образуются в присутствии в печных газах водяного пара, оксидов углерода, водорода и сернистого газа, причем действие последнего особенно пагубно влияет на качество глазурного слоя. Пережог глазурованных изделий приводит к вскипанию глазури (образованию газовых пузырьков, поднимающихся к поверхности покрытия). Вздутия, не превышающие 0,1 мм, невидимые невооруженным глазом, имеют отличный от стеклофазы показатель преломления и способствуют глушению глазури. Одним из наиболее распространенных дефектов является задувка, т.е. засорение глазури чешуйка-ми окалины, отслаивающимися от металлических поддонов. При слишком резком охлаждении глазурованных изделий, усиливается отрицательно влияние большой разницы ТКЛР глазури и керамического черепка, содержащего свободный кварц, на целостность глазурного покрытия.

Возникновение дефектов обжига во многом зависит от толщины полуфабриката (толстостенные и монолитные изделия сложнее обжечь), минералогического состава массы (в частности от присутствия монтмориллонита), дисперсности массы и т.д. Особенное влияние оказывает перепад температур по сечению печи в зоне садки, который может достигать 150-200 оС/м. Для увеличения однородности температурного поля по высоте зоны подогрева туннельной печи существует несколько приемов:
- обеспечение герметичности входного затвора,
- поддержание на начальном участке печи минимального разрежения,
- применение перемешивающих вентиляторов,
- увеличение сечения зазоров в нижней части садки по отношению к ее верхней части,
- использование футеровки вагонеток с пониженной теплопроводностью и аккумулирующей способностью.