烧结砖裂纹分析及分解思路
1、前言
在烧结砖生产过程中，经常出现产品产生细微开裂纹而不容易观察的现象。在进行产品质量检测时才发现。虽然烧结砖的抗压强度和吸水率均符合国家相关标准。但将两块砖互相轻轻敲击则发出沉闷的哑音，继续敲击后烧结砖特别容易断裂。这种细微裂纹有时出现的规律性很强，有时却很难发现规律，那么如何整呢？现在结合某厂曾经出现的一系列质量问题谈谈个人看法。
2 烧结砖裂纹分析
安生产工艺过程中产生裂纹的不同阶段，将裂纹分为干燥裂纹和烧结裂纹两类。
2.1干燥裂纹
大部分干燥裂纹产生于干燥阶段前期。主要由于湿坯干燥速度过快、芯具孔型分配不合理或原料物理性能与砖型结构不匹配等原因导致。一般裂纹较明显，断口呈贝壳断口状、色泽晦暗，有明显裂纹走向。裂纹走向呈曲线形的，延伸性较弱，一般到坯体的临界含水率时基本不再发展。
2.2烧结裂纹
通常产生于预热段、保温段和冷却断。
在预热段产生的裂纹，一般发生在人窑温度600℃之间，产生原因一种是干燥裂纹的延伸；另一种是由于在此阶段窑内热场较强。坯体升温速度较快，造成原料粒径级配比率与坯体线膨胀速率不协调，使得孔型结构中比较薄弱的部位在相对较短的时间内应力的叠加超过坯体的机械强度极限，从而产生拉伸裂纹。前者出窑呈贝壳断口状。或者呈现拉伸状，两者烧结后的颜色与孔型的洞体内颜色基本一致。
在保温段产生的裂纹，一般发生在900℃－1100温度之间，断口圆润，断面有明显凹凸感和镜面效果。从砖垛的分布位置来看，大多产生在上下两块砖相叠加的部位。尤其当烧结砖出现压痕时表现更为明显。
在冷却段产生的裂纹，断口锋利、断面有明显拉伸效果。从砖垛的断面来看，迎风面更为突出，产生此类裂纹一般与风量的供给有很大关系，当砖垛的整个断面出现此类裂纹时，应当及时调整冷却风量；当砖垛的断面内局部出现此类裂纹时，及时调整烧结后期的助燃风量将会有较大的改善。
3.生产工况与烧结砖质量状况
由于市场需求变化和厂区各种产品储量等因素影响，可能使得产品品种在相对较短的时期内变换频繁。这种弊端会表现在生产过程中有些生产参数的调整相对滞后于工艺要求参数，因此在此过程中裂纹或其他质量缺陷出现的几率相对比较集中，给工艺质量的分析和判断造成较大的困难。现结合某厂生产线工艺状况、生产砖型情况及烧结砖具体质量缺陷分别进行阐述。
3.1 90清水墙砖
生产日期为3月2日，顶车时间为40min /排，干燥焙烧情况见表1表2表3.
表1干燥窑工况
|
测点 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
温度/RH |
33 |
6 |
2 |
0 |
0 |
|
温度/℃ |
24 |
33 |
36 |
40 |
51 |
表2隧道窑预热段工况
|
测点 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
温度/℃ |
286 |
386 |
459 |
480 |
517 |
530 |
647 |
表3隧道窑烧结段工况
|
测点 |
Z3 |
Z4 |
Z5 |
Z6 |
Z7 |
Z8 |
|
设定温度/℃ |
985 |
990 |
990 |
990 |
960 |
930 |
|
实际温度/℃ |
987-997 |
991-998 |
993-1001 |
988-993 |
960-967 |
859-886 |
3.1.1坯垛码法及砖垛状况
4×7×12（7—1—2—1——2—1）、立码，装饰面出现压痕。
3.2.1烧结砖质量状况
烧结砖尺寸241－243mm×115－117mm×90mm、抗压强度25.69mpa、吸水率8.37％、从尺寸、强度和吸水率参数看烧结砖性能符合相关标准和客户要求。但是烧结砖顶面普遍存在细微裂纹，部分为隐形裂纹。用两块砖互相敲击时声音为哑音效果，继续敲击后在顶面出现裂纹的烧结砖多数沿着长度方向的中间轴线开裂。此类砖在运输途中经过颠簸和机械搬运后非常容易断裂，因此只能作为次品
3.1.3生产工况分析
由于挤出机的绞刀使用时间较长，已到更换期。此时绞刀属于超期运行，绞刀和内衬板间隙超过最大允许值，挤出机内已经出现死泥套现象，挤出的湿坯本身隐含愈合不良的因素。而在干燥过程中干燥窑湿度调整不到位，坯体干燥速度过快，加速坯体内部应力扩张，使得坯体内部愈合不良的部位，尤其是长度方向的轴线部位在干燥阶段和预热阶段，裂纹迅速增长，从而出窑后的烧结砖出现细裂纹和隐形裂纹。
3.2日本75砖
生产日期位3月10日，顶车时间为90min /排，3月3日－3月8日频繁出现触摸屏通信模块报警，使得湿坯挤出和干坯码垛不能正常供应窑炉运转，因而将顶车时间延长。当此类坯体进入干燥窑和隧道窑时生产工况见表4表5表6
表4干燥窑工况
|
测点 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
温度/RH |
72 |
61 |
39 |
49 |
13 |
|
温度/℃ |
5 |
5 |
6 |
6 |
11 |
表5隧道窑预热段工况
|
测点 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
温度/℃ |
393 |
499 |
541 |
576 |
623 |
725 |
820 |
表6隧道窑烧结段工况
|
测点 |
Z3 |
Z4 |
Z5 |
Z6 |
Z7 |
Z8 |
|
设定温度/℃ |
980 |
985 |
980 |
960 |
930 |
980 |
|
实际温度/℃ |
978-990 |
980-994 |
987－994 |
960-989 |
960-967 |
859-886 |
3.2.1坯垛码法及砖垛状况
4×9×20（9—1—2—3——2—1）、平码，易倾斜或倒垛、压痕。
3.2.2烧结砖质量状况
烧结砖抗压强度29.92mpa、吸水率9.26％、声音清脆。
3.2.3生产工况分析
由于日本75砖以上下两层的形式，并且干燥窑的湿度较大，湿度在烧结砖长度方向的轴线裂纹得以避免，辞职砖型几乎没有出现裂纹和隐形裂纹。
3.3.KP砖
生产日期位3月15日，顶车时间为60min /排，干燥焙烧情况见表7表8表9
表7干燥窑工况
|
测点 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
温度/RH |
75 |
61 |
64 |
75 |
25 |
|
温度/℃ |
18 |
21 |
25 |
25 |
43 |
表8隧道窑预热段工况
|
测点 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
温度/℃ |
206 |
322 |
447 |
470 |
505 |
510 |
637 |
表9隧道窑烧结段工况
|
测点 |
Z3 |
Z4 |
Z5 |
Z6 |
Z7 |
Z8 |
|
设定温度/℃ |
960 |
980 |
970 |
960 |
930 |
900 |
|
实际温度/℃ |
943-964 |
970-985 |
953－974 |
955-964 |
918-939 |
859-909 |
3.3.1坯垛码法及砖垛状况
4×9×16+4（9—3平分型）、立码，出现压痕。
3.3.2烧结砖质量状况
烧结砖抗压强度20.12mpa、吸水率9.56％、烧结砖相互敲击时为哑音。
3.3.3生产工况分析
3月6日生产线更换挤出机1.2绞刀，生产砖型为KP砖, 3月15日进入隧道窑的烧结段工况如上，由于新更换的绞刀表面非常粗糙，湿坯出现烂角现象，烧结砖顶面中间部位还有裂纹，后转型生产植草砖。
3.3.4植草转
生产日期位3月18日，顶车时间为50min /排，坯体进入干燥和窑时情况见表10表11表12
表10干燥窑工况
|
测点 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
温度/RH |
70 |
50 |
26 |
0 |
0 |
|
温度/℃ |
18 |
21 |
27 |
30 |
50 |
表11隧道窑预热段工况
|
测点 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
温度/℃ |
245 |
335 |
437 |
453 |
485 |
502 |
640 |
表12隧道窑烧结段工况
|
测点 |
Z3 |
Z4 |
Z5 |
Z6 |
Z7 |
Z8 |
|
设定温度/℃ |
970 |
985 |
980 |
970 |
930 |
900 |
|
实际温度/℃ |
970-983 |
985-994 |
985－993 |
978-983 |
934-947 |
899-911 |
3.4.1坯垛码法及砖垛状况
4×7×12（7—1—2—1——2—1）、平码、出现断肋或细微裂纹。
3.4.2烧结砖质量状况
烧结砖抗压强度27.46mpa、吸水率9.36％、烧结砖相互敲击时为哑音。
3.4.3生产工况分析
植草砖湿坯也存在烂角现象，烧结砖出窑后在长度轴线方向黄土生产的此种砖型，几乎没有长度方向上的裂纹和隐形裂纹。
3.5 118双层地砖
生产日期位3月26日，顶车时间为50min /排，坯体进入干燥和窑时情况见表13表14表15
表13干燥窑工况
|
测点 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
温度/RH |
70 |
50 |
26 |
0 |
0 |
|
温度/℃ |
18 |
21 |
27 |
30 |
50 |
表14隧道窑预热段工况
|
测点 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
温度/℃ |
306 |
422 |
483 |
523 |
555 |
613 |
747 |
表15隧道窑烧结段工况
|
测点 |
Z3 |
Z4 |
Z5 |
Z6 |
Z7 |
Z8 |
|
设定温度/℃ |
980 |
1010 |
1020 |
1000 |
930 |
900 |
|
实际温度/℃ |
989-998 |
1009-1021 |
1018－1024 |
1003-1009 |
921-932 |
899-911 |
3.5.1坯垛码法及砖垛状况
4×2×3×10、平码、砖垛易倾斜或倒垛。
3.5.2烧结砖质量状况
烧结砖抗压强度32.50mpa、吸水率8.68％、烧结砖相互敲击时为哑音。
3.5.3生产工况分析
118地砖也是以上下双层形式挤出，烧结砖出窑后几乎没有裂纹和隐形裂纹。此时更换绞刀生产已达一周，按生产计划开始生产90清水砖。
3.6 90清水转
生产日期位3月28日，顶车时间为50min /排，坯体进入干燥和窑时情况见表16表17表18
表16干燥窑工况
|
测点 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
温度/RH |
70 |
50 |
26 |
0 |
0 |
|
温度/℃ |
18 |
21 |
27 |
30 |
50 |
表17隧道窑预热段工况
|
测点 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
温度/℃ |
286 |
386 |
459 |
480 |
517 |
530 |
647 |
表18隧道窑烧结段工况
|
测点 |
Z3 |
Z4 |
Z5 |
Z6 |
Z7 |
Z8 |
|
设定温度/℃ |
985 |
990 |
990 |
990 |
960 |
930 |
|
实际温度/℃ |
987-997 |
991－998 |
993－1001 |
988-993 |
930-967 |
859-886 |
3.6.1坯垛码法及砖垛状况
4×7×12（7—1—2—1——2—1）、立码，装饰面出现压痕。
3.6.2烧结砖质量状况
烧结砖抗压强度24.52mpa、吸水率9.51％、声音清脆。
3.6.3生产工况分析
新更换的绞刀磨合期已过，90清水砖湿坯的装饰面光洁平整。，烧结砖质量恢复正常。
4.烧结砖质量缺陷原因分析及解决思路
4.1机械设备因素的影响
在烧结砖的生产过程中，机械设备的运行状况对产品质量的控制有较大影响，尤其挤出机的良好运行特别重要。从产品质量控制的角度来讲，真空机的正常运转、绞刀和衬板的维护及保养则是设备维护的关键。
真空度的高低直接影响湿坯和干坯的机械强度，当真空度过低时，如果生产孔洞率大于25％的多孔砖，湿坯容易运转孔洞方向断裂成泥片面很难成型；当真空度过高时，加重机械设备的磨损，湿坯强度过高则切割钢丝容易断裂，更换钢丝频繁，从而影响生产效率。
当绞刀和衬板磨损严重时，在挤出机泥缸的挤出部位常常淤积陈泥，陈泥经过长时间的挤压和磨镗而形成死泥套，湿坯在严重出泥口的长度方向的轴线部位出现愈合不良的现象，此种现象在干坯和烧结砖可表现非常明显；当新补焊的绞刀和衬板表面非常粗糙时，湿坯容易出现烂角现象，直接影响坯体的外观质量。
4.2基础原料因素的影响
基础原料的好坏是各类质量缺陷产生的前提。基础原料的成型性能与砖型形式、孔洞结构及孔洞的大小之间都存在内在的联系。但在生产工艺过程中其影响作用因重视不够、观察不仔细，质量缺陷的特点观察不清以至于难以确认，因而在进行质量分析时往往被忽视。
当基础原料的塑性和粘度较高时，坯体容易成型，经过芯架大刀片分割后的泥条愈合程度好，坯体机械强度较高，而且外观质量效果非常重要。但是在干燥过程中，由于其干燥收缩一般较大，而容易出现干燥裂纹。
当基础原料的塑性和粘度较低时，并且在软塑挤出时，坯体不易成型，相应的愈合长度较大，即使成型坯体的强度一般较低，干坯特别容易出现缺棱掉角和掉头的现象。烧结砖则表现为顶面出现大量裂纹，沿长度轴线方向隐形裂纹及孔洞延伸断裂现象。
当基础原料的塑性较高和粘度不够时，通常是由于在泥料中加水量较高，原料粉磨较细引起的。是一种“假塑性”。在原料中掺加粉煤灰时容易出现这种现象。从生产工艺角度来讲，其表现与原料塑性较低时现象基本相同。
4.3生产工艺因素的影响
在坯体的成型过程中已经出现的隐形质量缺陷，如果工艺调整及时得当，也可以有效地控制裂纹发展，从而使产品成为合格品。但此时进行的调整必须相当慎重。
比如坯体进行干燥时，对于基础原料塑性比较高的湿坯，在吸附水挥发段应当相对缓慢一些，已防止隐形裂纹的快速发展；对于基础原料塑性低的湿坯，在失去吸附水的过程则该快一些，以避免湿坯坍塌和变形的产生。
在烧结过程中，对于基础原料塑性比较高的干坯处于预热阶段时，预热时间应该放长、升温率尽量变缓；而对于基础原料塑性比较低的坯体经过烧结段后，保温时间长一些对产品质量的控制更为有利。
对于新开发的产品和频繁出现质量缺陷的品种，解决质量缺陷的最好方法是针对砖型及其孔洞结构配置与其相适应的原料配比。
5.结束语
产品质量的控制，单独靠一个部门监督是远远不够的，它需要整个生产系统的高度重视。在生产过程中从每个细节和点点滴滴做起，才能保证产品质量的持续稳定。质量是企业的生命，企业的兴衰与每位员工的切身利益息息相关，因此曾强员工的主人翁责任感是企业思想政治工作的头等大事。使每位员工熟练岗位操作，掌握工艺技能，提高责任心，严格操作规程，切实做好本职工作则是质量控制工作的命脉。