現(xiàn)以自清潔陶瓷中衛(wèi)生陶瓷的燒成為例，我們使用的是隧道窯快速燒成技術(shù)。隧道窯是一種氣流作逆向水平流動的橫焰式陶瓷加熱設(shè)備，制品在隧道窯中要先后經(jīng)過預(yù)熱帶、燒成帶、急冷帶、緩冷帶及快冷帶等過程（如圖5）。為保證隧道窯各帶中溫度分布的均勻性，并使其燒成周期盡可能縮短，應(yīng)首先在改進坯、釉料配方的基礎(chǔ)上改進燒成方法，使窯爐斷面呈低矮、扁平懸頂結(jié)構(gòu)，優(yōu)化衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品的造型、結(jié)構(gòu)設(shè)計，以便在快燒過程中保證產(chǎn)品質(zhì)量。圖5 快燒隧道窯的結(jié)構(gòu)和氣流流動示意圖5.1 坯釉燒成過程中所發(fā)生的物理化學(xué)變化坯釉的燒成是一個由量變到質(zhì)變的復(fù)雜過程。在整個燒成過程中坯釉在窯內(nèi)經(jīng)受溫度與氣氛變化的同時，伴隨著失重、收縮以及密度、顏色、強度、硬度等物理特性的變化，自身發(fā)生顯著的質(zhì)變化學(xué)變化。根據(jù)坯釉的燒成過程中所發(fā)生的物理化學(xué)變化特征，可以將燒成分為五個階段，見表6。表6 坯釉在燒成過程中的物理化學(xué)變化階段名稱 溫度范圍 主要作用物理變化 化學(xué)變化低溫階段 室溫~300℃ 排除機械水、吸附水，質(zhì)量減輕，氣孔率增加 氧化分解階段 300~1000℃ (一)質(zhì)量減輕(二)氣孔率增加(三)硬度與機械強度增加 (一)氧化反應(yīng)：1.碳素及有機物氧化；2.硫化鐵氧化(二)分解反應(yīng)：1.結(jié)晶水分解排除；2.碳酸鹽分解；3.硫酸鹽分解；4.氫氧化鐵分解(三)晶型轉(zhuǎn)變：1.石英的晶型轉(zhuǎn)變；2.氧化鋁的晶型轉(zhuǎn)變玻化成瓷階段 1000℃ (一)強度增加(二)氣孔率降低，直到最小值(三)體積收縮，相對密度增大(四)色澤增白 (一)繼續(xù)氧化、分解（主要是碳素和硫酸鹽）(二)固相熔融形成液相(三)形成新的結(jié)晶——莫來石(四)對在還原氣氛下燒成的制品高價鐵還原成低價鐵，并形成低鐵硅酸鹽高溫保溫階段 保持燒成溫度 (一)玻璃相進一步增多，莫來石晶體進一步發(fā)育成長(二)晶體擴散，固相、液相分布更為均勻冷卻階段 燒成溫度~室溫 (一)液相凝固(二)白度、光澤度增加(三)硬度、機械強度增加 石英晶型轉(zhuǎn)變：1.冷卻至573℃時，α-石英→β-石英2.冷卻至270℃時，α-方石英→β-方石英5.2 燒成制度5.2.1 快燒隧道窯燒成帶截面溫度分布及其均衡通常，由預(yù)熱帶向燒成帶的轉(zhuǎn)換溫度為900～950℃ ，此后窯內(nèi)的傳熱方式便既有對流傳熱又有輻射傳熱，在高溫帶窯內(nèi)溫差超過15℃時就有可能導(dǎo)致桔釉、針孔、釉泡及至變形等欠燒或過燒缺陷，故在燒成帶更應(yīng)采取必要的溫度均衡借施。為了減少燒成帶的溫差，首先應(yīng)確定適宜灼窯爐斷面結(jié)構(gòu)。為了使來自窯墻和窯頂火焰的熱輻射作用得到相互補充，應(yīng)在窯頂與被燒制品的上邊緣之間選擇上部燒嘴的最佳位置，并應(yīng)通過改進燒嘴結(jié)構(gòu)避免窯內(nèi)局部溫度過高。5.2.2 快燒隧道窯急冷帶截面溫度分布及其均衡從燒成溫度到800℃，由于坯體內(nèi)液相尚處于熱塑性狀態(tài)，故可實施快速冷卻。這樣既可防止坯體中因液相析晶、晶體長大而影響制品的機械性能又可防止制品因釉面析晶而失去光澤，同時還可滿足快燒需要，縮短燒成周期[6]。但是，如果急冷速度過快會導(dǎo)致窯內(nèi)局部溫度過低、溫差太大，可能引起處在窯內(nèi)不同部位的制品或制品的不同部位結(jié)晶程度的差異，急冷過快還可能超過窯具所能承受的冷卻應(yīng)力極限，影響到窯具的使用壽命。為了防止急冷帶溫差過大可采取如下措施：l）由于急冷帶傳熱主要是對流傳熱，因此它具有與預(yù)熱帶相似的窯爐斷面，而且在隧道窯的急冷帶設(shè)置“屏障”有助于遏制來自高溫?zé)蓭У臒彷椛渥饔谩?）通過設(shè)置在制品上方和下方的多個噴孔向急冷帶橫向鼓人冷風(fēng)或低溫?zé)犸L(fēng)可達到預(yù)期急冷效果。但為避免窯內(nèi)局部過冷，應(yīng)注意噴孔的合理選位及其結(jié)構(gòu)形狀設(shè)計。3）在窯體急冷帶設(shè)置分散、可變的熱風(fēng)抽出系統(tǒng)可減少熱風(fēng)向燒成帶的流動，并利于窯爐斷面溫度的分布。5.2.3 快燒隧道窯緩冷帶和終冷帶截面溫度分布及其均衡當(dāng)制品冷卻到800℃以下時，坯體中液相已基本凝結(jié)為脆性固態(tài)而失去其熱塑性，制品只能靠彈性抵抗熱應(yīng)力；尤其是衛(wèi)生陶瓷制品，在冷卻到573℃時還會發(fā)生石英的晶型轉(zhuǎn)變并導(dǎo)致坯體體積發(fā)生急劇變化（體積收縮），會產(chǎn)生一定破壞應(yīng)力，故在常規(guī)燒成中這一階段宜采用緩冷工藝。但是，在衛(wèi)生陶瓷快速燒成的冷卻階段，如果坯體中的溫度分布愈均衡則愈有利于制品安全、快速地通過這一關(guān)鍵階段。為縮短冷卻時間并保證窯爐冷卻帶截面溫度分布均衡，可采取如下幾項措施：l）在冷卻帶的起始階段，為減少自然升力對熱氣流分布和截面溫度均勻的影響，窯頂可設(shè)計為具有較小間隙的低矮、扁平懸頂結(jié)構(gòu)。2）在急冷后采用較緩慢、均勻的冷卻（如圖5中所示），它有利于石英晶型轉(zhuǎn)變的順利完成。3）在冷卻帶中、后期增設(shè)上、下冷風(fēng)鼓人和熱風(fēng)抽出裝置（如圖5中所示），這既有利于截面溫度均勻又利于實現(xiàn)快速燒成。5.2.4 快燒隧道窯對裝窯方式、窯車臺面結(jié)構(gòu)及窯具的要求關(guān)于料垛的碼放，原則上應(yīng)盡量減小料垛和窯頂、窯墻及窯車臺面間所形成的外：履道與料垛中的內(nèi)通道之比[7]。首先應(yīng)省通過采用平吊頂以便減小頂部外通道，然后通過合理碼放制品來減小頂部間隙，優(yōu)化裝窯密度并可采用“上密下疏”的碼裝方式，亦可采用混裝方式并將熱容較大的制品置于上部，由此使上、下溫差減小。窯車臺面結(jié)構(gòu)應(yīng)采用輕質(zhì)或中空、耐熱、保溫材料制作，窯具宜采用輕質(zhì)、薄壁、抗熱震性能好、荷重軟化溫度高的耐火材料，窯具與產(chǎn)品質(zhì)量比控制在2.0以內(nèi)。
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