CN108706963B - 一种高利用沙漠材料制自生釉骨瓷的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高利用沙漠材料制自生釉骨瓷的生产工艺，包括以重量百分比计的如下原料：取自沙漠的沙粒：50%~60%；埃洛石：15%~25%；长石：15%~20%；羟基磷酸钙：2%~9%；纳米级锂辉石：2%~3%；滑石1%~3%；纳米级锆英砂1%~1.5%；所述骨质瓷的生产工艺包括如下步骤：配方配料、球磨、过筛、除铁、压滤、第一次练泥、第二次练泥以及定型烧成；所述定型烧成包括如下步骤：制作陶瓷泥料、自动上料、真空加热挤泥、自动切料投料、自动滚压成型、烘干、脱模以及一次烧成。本发明在德化玉瓷泥料中引入沙漠中的沙粒替代部分的原料，并采用一次烧成的技术降低陶瓷烧成能耗和生产成本，同时结合智能化生产工艺将传统的德化玉瓷制备工艺与智能制造相融合。

Description

一种高利用沙漠材料制自生釉骨瓷的生产工艺
技术领域
本发明涉及陶瓷技术领域，具体涉及一种高利用沙漠材料制自生釉骨瓷的生产工艺。
背景技术
我国是世界陶瓷制造中心和陶瓷生产大国，年产量和出口量居世界首位，陶瓷制品也是我国出口创汇的主要产品之一，就产业发展而言，若要维持较高的年产量和出口量就需要陶瓷企业不断开采矿物资源，从而保证原料来源。因此，陶瓷行业一直以来都是耗能大户，在国民经济能耗中占了很大的比例。但是，随着矿物原料的日渐枯竭，能源供应日趋紧张，生产成本大幅提高，节能减排降耗终将是陶瓷行业的发展方向。在陶瓷生产原料中，黏土矿和石英矿的利用率极高，所占原料比例高达50％；德化骨质瓷常用的黏土原料是龙岩高岭土矿，然而随着大量的开采，龙岩高岭土矿储量已经大幅下降，若要维持产量，就需要另找矿源进行开采，开采成本较高；另一方面，在陶瓷生产工艺中，陶瓷的烧制过程的能耗费用占生产成本比例高达30％以上，因此，降低矿物资源的比例和降低烧成燃耗和电耗是陶瓷行业节能降耗，降低生产成本的两大重要环节。
沙漠占据陆地面积的10％，我国沙化土地面积172万平方公里，占国土面积的近1/5。早在20世纪90年代，我国就将防沙治沙列入国民经济发展计划。对于防沙治沙的要求，现阶段已经不只停留在荒漠变绿，还需要保证生态与经济并重，治沙与治穷共赢。当前，全球面临着荒漠化扩展的严峻挑战，亚洲各国同样遭受严重的沙化危害，如何治理沙漠化，充分利用沙漠所带来的机遇与挑战也将成为热门研究课题和各国合作方向。
目前，利用沙漠最主要的途径在于发展光复产业和现代农业，而将沙漠中的沙粒引入到传统陶瓷业中是一种全新的思路和发展方向，一方面能够减少矿产资源开采量，降低陶瓷工业的能耗，满足节能减排、生态保护的社会发展趋势的同时促进陶瓷业的发展与改革；另一方面充分有效的利用了沙漠，实现“沙里淘金”、从而使防沙治沙事业有动力、可持续。1993年发表在《中国沙漠》的“塔克拉玛干沙漠沙物质成分特征分析及其来源”的论文研究表示，沙漠中沙粒的轻矿物含量很高，一般在90％以上，而轻矿物主要是石英、长石、方解石。综上所述，将沙漠中的沙粒用于陶瓷工业是完全可行但仍需研究的方案。
我国制造业正面临转型升级的历史任务，由于陶瓷科学技术的不断发展，以及市场对陶瓷新产品的需求日益增加，迫使陶瓷企业要不断发展新产品，而不能不考虑产品的变动这个因素对合理组织生产过程带来的问题和产生的影响，为了增强适应性，陶瓷企业要顺应时代的发展，采用适应性强的机器设备以及智能化生产制造系统，以适应生产变动的需要。
授权公告号为“CN104290187B”的中国发明专利公开了一种异型陶瓷生产线，该发明将异型石膏模具的内模改造为两个半模拼接的结构，而后配合使用瓷坯转移装置的取模机构取出异型石膏模具的内模，再由分模机构将内模分开，最后由吸盘组件将内模中的瓷坯吸出，放置于成品输送带上进入下一工序，提高了异型陶瓷的生产效率；但是，该发明存在许多缺陷：1、每次切割放入模具中的坯泥是固定的，不能改变坯泥的用量，陶瓷的坯体形状大小各种各样，不同形状的坯体所需要的坯泥用量也不一样，上述发明的坯泥切割方面存在缺陷导致能生产的陶瓷产品有限；2、该发明的供料装置仅是将坯泥送至模具中，这个过程中没有对坯泥进行很好的压紧处理，导致坯泥中会存在气泡、缝隙等，影响到陶瓷产品的成品率；3、该发明的滚压成型装置对滚压成型后的瓷坯没有进行边角修理，后期还是需要人工进行修理，还是需要大量的人力成本。
在各类陶瓷制品中，骨瓷是一种公认的高档瓷，德化玉瓷就是骨瓷中的一类显著代表，主要以动物骨灰为主要原料，加入一定量的高岭土、石英、长石等制成的软质瓷器，具有瓷质细腻、白度高、透明度高、釉面光润、机械强度高等优点。骨瓷的坯料和釉料的主要化学成分是SiO2、P2O5、CaO、Al2O3、Na2O、K2O等。现有的骨瓷烧成通常采用素烧和釉烧的二次烧成方式，即泥胎入窑经过素烧，在出窑的瓷胎进行表面上釉(即将预先制备的釉料覆盖在瓷胎表面)，然后再次入窑进行釉烧。授权公告号为“CN101696124B”的中国发明专利公开了一种强化釉骨质瓷的烧成工艺，其将坯子成型好后，经过780-800℃素烧后打磨光滑，再上釉，再把口沿与底沿釉去掉；第一次烧成采用还原火焰一次烧成，烧成温1330-1350℃；烧制好冷却后，选瓷分级，贴釉中彩花，等花纸干了以后再上口沿釉，然后通过1270-1280℃的弱还原气氛二次烧成，即第二次口釉烧成的同时进行釉中彩的烧制。其陶瓷成品需要第一次烧成后，上釉，再进行二次烧成，工艺步骤较多；且上釉过程中不能保证充分的内外施釉，容易导致成品有缝隙，降低成本率。因此，二次烧成的工艺能耗较大，不符合节能降耗的发展方向，且烧制过程费时费力，坯釉中间层会出现生长不良的状况。目前，在陶瓷智能化生产系统生产和科研实践中，泥胎在烧成过程中出现的自上釉或自释釉或自析釉或自生釉现象就智能化生产系统得到重视，从配方、机理、添加活化剂到固相结构中的液相析出毛细力等进行了多方面的智能化生产系统探讨，但是，至今自生釉骨质陶瓷一次烧成技术仍在实用化进程中。且传统陶瓷生产涉及的设备较多，所需人力成本较高，成品率低。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明旨在提供一种高利用沙漠材料制自生釉骨瓷的生产工艺，在骨瓷泥料中要引入沙漠中的沙粒替代部分的原料，并采用一次烧成的技术降低骨瓷烧成能耗和生产成本，提高成品率，制成白度高、透明度高、机械强度好且能大规模工业化生产的骨瓷。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明中在骨瓷坯料中引入沙粒替代部分德化玉瓷坯料中的黏土、石英和长石等原料，其中沙粒所占比例高达50％～60％可完全替代黏土矿物的使用；沙粒含有90％以上的石英、长石和方解石等轻矿物，可与骨瓷坯料中SiO2、CaO、Al2O3、Na2O、K2O等成分进行替代，其中，德化玉瓷的黏土原料大多来自于龙岩高岭土，利用沙粒替代了全部的石英矿，降低了高岭土矿和羟基磷灰石的使用，节省了矿物资源的开采成本，也大大降低了矿物资源利用，减少了矿物资源的开采与浪费，降低了生产成本。
2、本发明中将骨瓷坯料和釉料混合为一体，在烧制过程中实现自生釉，无需“施釉”工序，保证釉料均匀，防止成品骨瓷表面出现釉薄、釉纹、滚釉以及釉脏的缺陷。
3、本发明中骨瓷的烧成采用一次烧成技术，比传统骨瓷生产工艺流程所用工序减少约一半，无需“抛光”工序，减少了粉尘排放；无需“水洗”工序，减少了水资源消耗；无需大量升温、降温和干燥工序，节省了能源，降低了能耗和“三废”排放。
4、本发明沙粒来自沙漠，通过在骨瓷生产工艺中大规模的沙粒，实现对沙漠的充分利用，是一种全新的治沙思路和方案，符合生态保护和循环经济的发展趋势。
5、本发明云端设计制造系统、MES系统、自动制造自生釉骨瓷的定型烧成智能化生产系统和自生釉骨瓷仓库管理WMS系统实现了自生釉骨瓷定型烧成过程的生产、检测、入库智能化生产系统等，使得云端设计制造系统与生产线有效结合，实现智能化定型烧成，有效提高了工作效率。
6、本发明设置有智能模糊逻辑控制器和模具转换控制器，通过预先存入的相关数据，能够根据所需烧成产品的要求，进行快速化调整，有效优化烧成工艺，适用性更强。
本发明的技术方案如下：
一种高利用沙漠材料制自生釉骨瓷的生产工艺，其特征在于：骨瓷泥料组成及重量百分比为：取自沙漠的沙粒：50％～60％；埃洛石：15％～25％；长石：10％～15％；羟基磷酸钙：2％～9％；纳米级锂辉石：2％～3％；滑石1％～3％；纳米级锆英砂1％～1.5％。
其中，所述骨瓷泥料中化学组成按重量百分比为：SiO2：45％～56％；Al2O3：16％～22％；CaO：6％～16％；Na2O+K2O：2.4％～2.8％；Fe2O3：1.2％～1.8％；TiO2：0.3％～0.4％；LiO2：0.01％～0.50％；P2O5：0.07％～0.1％。
其中，工艺流程依次为按配方配料、球磨、过筛、除铁、压滤、第一次练泥、第二次练泥、定型烧成，其特征在于：骨瓷泥料在1200℃～1250℃的氧化气氛中一次烧成骨质瓷成品，其一次烧成的烧制过程如下：
(1)常温～150℃，慢速升温约1小时至150℃进行烧制，升温速率为2.5℃/min；
(2)150℃～1100℃，提高升温速度，升温速率为15.0℃/min；
(3)1100℃～1200℃，降低升温速率防止骨瓷开裂，升温速率为3.3℃/min；
(4)在1200～1250℃范围内保温1.5小时促进陶瓷致密化；
(5)1250℃～900℃，高温冷却阶段，降温速率为16.5℃/min；
(6)自然冷却至100℃。
本发明还公开了一种高利用沙漠材料制自生釉骨瓷的生产工艺，骨瓷泥料组成及重量百分比为：取自沙漠的沙粒：25％～40％；埃洛石12％～19％；长石：10％～16％；羟基磷酸钙：2％～9％；纳米级锂辉石：2％～6％：滑石：1％～4％：纳米级锆英砂：3％～5％：霞石正长岩：3％～6％；硅硼钙石：3％～5％：硅灰石：3％～5％。
其中，工艺流程依次为按配方配料、球磨、过筛、除铁、压滤、第一次练泥、第二次练泥、成型、装坯以及烧成，坯体在1080～1160℃的氧化气氛中一次烧成陶瓷成品，其烧成曲线如下：
(1)常温～150℃，慢速升温约1小时至150℃进行烧制，升温速率为2.5℃/min；(常温为20～25℃)；
(2)150℃～1000℃，提高升温速度，升温速率为15.0℃/min；
(3)1000℃～1080℃，降低升温速率防止骨瓷开裂，升温速率为3.3℃/min；
(4)在1080～1160℃范围内保温1.5小时促进陶瓷致密化；
(5)1160℃～1100℃，高温冷却第一阶段，降温速率为10℃/min；
(6)1100℃～900℃，高温冷却第二阶段，降温速率为16.5℃/min；
(7)自然冷却至100℃。
其中，在配料之前需要对沙粒进行前处理，所述前处理包括对沙粒的淘洗和分级筛分，将沙粒分成粗中细不同的级配并进行分级球磨，使得沙粒过250目筛。
其中，所述定型烧成过程具体包括如下步骤：
S1、自动上料：将经过各工序处理后的泥料通过上料输送装置输送到真空加热挤泥机；
S2、真空加热挤泥：泥料于真空加热挤泥机内抽真空加热并经由设置在其内的蛟龙轴输送而出；
S3、自动切料投料：真空加热挤泥机的出口端设置有切刀组件和定料转运组件，定料转运组件通过真空吸盘吸住真空加热挤泥机出口端泥料，切刀组件根据预设的泥料长度将泥料切割后，定料转运组件将泥料送入下模盘；
S4、自动滚压成型：通过环形模盘输送装置将装入泥料的下模盘输送至滚压成型装置进行滚压成型；
S5、烘干：将步骤S4中装有成型坯体的下模盘通过环形模盘输送装置进一步输送至轨道式烘干室；
S6、脱模：第一转运装置将步骤S4中的下模盘内的成型泥料取出；第一转运装置将从烘干室送出的成型坯体转运至洗口装置上进行自动洗口；
S7、一次烧成：第二转运装置将成型泥料送至成型输送装置上，成型输送装置将成型泥料送往烧炉一次烧成骨瓷成品。
其中，自动滚压成型步骤具体为：装有陶瓷泥料的下模具经过环形模盘输送装置输送至滚压成型装置，上模组件朝下模具方向下移并旋转配合；下转桶向上移动至套设于下模具外部并带动下模具旋转，上模组件和下转桶的旋转方向相反；去边组件刮去下模具表面多余泥料；吸废料组件吸取去边组件刮下的泥料；所述自动洗口步骤具体为：第一转运装置将烘干后的成型坯体送至小转盘上，大转盘带动其上的小转盘转动，经过转动的对中圆盘，对中圆盘的外沿触碰成型坯体实现逐步对中，擦边机构擦洗成型坯体外沿。
其中，所述定型烧成过程为智能化生产工艺，包括云端设计制造系统、MES系统、定型烧成智能化生产系统和自生釉骨瓷仓库管理WMS系统，所述云端设计制造系统实现协同设计并将优化的工艺程序输入所述定型烧成智能化生产系统；所述MES系统依据订单信息和采集的WMS系统的信息生成计划调度程序；所述定型烧成智能化生产系统根据计划调度程序进行排产并进行自生釉骨瓷的自动生产和入库：所述定型烧成智能化生产系统包括智能模糊逻辑控制器和模具转换控制器；智能模糊逻辑控制器通过预先存入的烧成曲线，对烧炉内的烧成温度、压力、气氛进行实时监测和调控；模具转换控制器预先存入多种模具类型转换数据，根据产品生产需求来自动更换模具。
其中，所述云端设计制造系统包括协同数字化设计中心、CAE分析系统、CAPP系统、PLM系统，工程师通过所述协同数字化设计中心可对自己负责项目中的自生釉骨质沙瓷进行协同设计；所述CAE分析系统对设计的自生釉骨瓷及整机反复进行分析计算；所述PLM系统对整个产品的数据资料进行管理，工程师可以直接调用PLM系统里面的数据进行加工制造程序的编制形成优化的工艺程序，并输入所述智能化生产系统；所述CAPP系统对自生釉骨瓷进行工艺规程的制定。
附图说明
图1为本发明骨瓷制备工艺的流程示意图；
图2为本发明实施例1、实施例2和实施例3的烧成曲线；
图3为本发明实施例4、实施例5和实施例6的烧成曲线；
图4为本发明定型烧成装置的俯视图；
图5为本发明定型烧成装置中上料输送装置的侧视图；
图6为本发明定型烧成装置中上料输送装置的正视图；
图7为本发明定型烧成装置中真空加热挤泥装置的正视图；
图8为本发明定型烧成装置中切刀组件、定料转运组件和滚压成型装置的俯视结构示意图；
图9为本发明定型烧成装置中滚压成型装置侧视图；
图10为本发明的洗口装置的结构示意图；
图11为本发明定型烧成装置中定料转运组件的立体结构图；
图12为本发明定型烧成管理系统的连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图与较佳实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种高利用沙漠材料制自生釉骨瓷的生产工艺，骨瓷泥料组成及重量百分比为：取自沙漠的沙粒50％；埃洛石20％；长石15％；羟基磷酸钙8％；纳米级锂辉石3％；滑石3％；纳米锆英砂1％。
其中，所述骨瓷泥料中化学组成按重量百分比为：SiO2：46％；Al2O3：17％；CaO：16％；Na2O+K2O：2.4％；Fe2O3：1.6％；TiO2：0.3％；LiO2：0.01％；P2O5：0.07％；ZrO2：0.7％。
其中，上述骨瓷泥料制备骨瓷的工艺流程依次为按配方配料(按重量百分比计)，将50％取自沙漠的沙粒、20％的埃洛石、15％的长石、8％的羟基磷酸钙、3％的纳米级锂辉石、3％的滑石以及1％的纳米级锆英砂放入球磨机中进行混合研磨，其中料：球：水为1:1.5:0.5，制得混合均匀的泥料；接着，混合均匀的泥料依次过筛、除铁、压滤、第一次练泥、第二次练泥以及定型烧成过程，最终泥料能过350目筛。
其中，在配料之前需要对沙粒进行前处理，所述前处理包括对沙粒的淘洗和分级筛分，将沙粒分成粗中细不同的级配并进行分级球磨，使得沙粒过250目筛。
实施例2
一种高利用沙漠材料制自生釉骨瓷的生产工艺，骨瓷泥料组成及重量百分比为：取自沙漠的沙粒：57％；埃洛石：15％；长石：20％；羟基磷酸钙：4％；纳米级锂辉石：2％；滑石：1％；纳米锆英砂：1％。
其中，所述骨瓷泥料中化学组成按重量百分比为：SiO2：54％；Al2O3：20％；CaO：7％；Na2O+K2O：2.8％；Fe2O3：1.8％；TiO2：0.4％；LiO2：0.2％；P2O5：0.08％；ZrO2：0.7％。
其中，上述骨瓷泥料制备骨瓷的工艺流程依次为按配方配料(按重量百分比计)，将57％取自沙漠的沙粒、15％的埃洛石、20％的长石、4％的羟基磷酸钙、2％的纳米级锂辉石、1％的滑石以及1％的纳米级锆英砂放入球磨机中进行混合研磨，其中料：球：水为1:1.5:0.5，制得混合均匀的泥料；接着，混合均匀的泥料经过过筛、除铁、压滤、第一次练泥、第二次练泥以及定型烧成过程，最终泥料能过350目筛。
其中，在配料之前需要对沙粒进行前处理，所述前处理包括对沙粒的淘洗和分级筛分，将沙粒分成粗中细不同的级配并进行分级球磨，使得沙粒过250目筛。
实施例3
一种高利用沙漠材料制自生釉骨瓷的生产工艺，骨瓷泥料组成及重量百分比为：取自沙漠的沙粒52％；埃洛石21％；长石16％；羟基磷酸钙6％；纳米级锂辉石2％；滑石2％；纳米锆英砂1％。
其中，所述骨瓷泥料中化学组成按重量百分比为：SiO2：50％；Al2O3：19％；CaO：11％；Na2O+K2O：2.6％；Fe2O3：1.7％；TiO2：0.35％；LiO2：0.5％；P2O5：0.1％；ZrO2：0.7％。
其中，上述骨瓷泥料制备骨瓷的工艺流程依次为按配方配料(按重量百分比计)，将52％取自沙漠的沙粒、21％的埃洛石、16％的长石、6％的羟基磷酸钙、2％的纳米级锂辉石、2％的滑石以及1％的纳米级锆英砂放入球磨机中进行混合研磨，其中料：球：水为1:1.5:0.5，制得混合均匀的泥料；接着，混合均匀的泥料经过过筛、除铁、压滤、第一次练泥、第二次练泥以及定型烧成过程，最终泥料能过350目筛。
其中，在配料之前需要对沙粒进行前处理，所述前处理包括对沙粒的淘洗和分级筛分，将沙粒分成粗中细不同的级配并进行分级球磨，使得沙粒过250目筛。
其中，按照实施1-3的原料配比制成的骨瓷在1200℃～1250℃的氧化气氛中一次烧成，烧成曲线如图2所示：
(1)常温～150℃，慢速升温约1小时至150℃进行烧制，升温速率为2.5℃/min(常温为20～25℃)；慢速升温以防止成型坯体开裂，脱去成型坯体中的游离水；
(2)150℃～1100℃，提高升温速度，升温速率为15.0℃/min，在此温度期间骨瓷泥料中的有机杂质在高温状态下分解、脱去羟基自由基，骨瓷泥料在此温度区间烧制固结；
(3)1100℃～1200℃，进行骨瓷泥料的烧结收缩成型过程，在此温度区间内骨瓷泥料中的氧化锆发生晶相转变，要降低升温速率防止骨瓷开裂，升温速率为3.3℃/min；
(4)1200℃～1250℃，保温1.5小时促进陶瓷致密化，保温时间过长可能导致二次重结晶；
(5)1250℃～900℃，高温冷却阶段，降温速率为16.5℃/min，在此温度区间需要急冷，防止成型坯体中的低价铁又重新氧化成高价铁使得坯体泛黄，成色不透；
(6)自然冷却至100℃。
实施例4
一种高利用沙漠材料制瓷的生产工艺，骨瓷泥料组成及重量百分比为：取自沙漠的沙粒40％；埃洛石12％；长石10％；羟基磷酸钙8％；纳米级锂辉石6％：滑石4％：纳米级锆英砂4％：霞石正长岩6％；硅硼钙石5％：硅灰石5％。
其中，上述骨瓷泥料制备骨瓷的工艺流程依次为按配方配料(按重量百分比计)，将40％取自沙漠的沙粒、12％的埃洛石、10％的长石、8％的羟基磷酸钙、6％的纳米级锂辉石、4％的滑石、4％的纳米级锆英砂、6％的霞石正长岩、5％的硅硼钙石以及5％的硅灰石放入球磨机中进行混合研磨，其中料：球：水为1:1.5:0.5，制得混合均匀的泥料；接着，混合均匀的泥料经过过筛、除铁、压滤、第一次练泥、第二次练泥以及定型烧成过程，最终泥料能过350目筛。
实施例5
一种高利用沙漠材料制瓷的生产工艺，骨瓷泥料组成及重量百分比为：取自沙漠的沙粒38％；埃洛石16％；长石14％；羟基磷酸钙9％；纳米级锂辉石6％：滑石4％：纳米级锆英砂2％：霞石正长岩5％；硅硼钙石3％；硅灰石3％。
其中，上述骨瓷泥料制备骨瓷的工艺流程依次为按配方配料(按重量百分比计)，将38％取自沙漠的沙粒、16％的埃洛石、14％的长石、9％的羟基磷酸钙、6％的纳米级锂辉石、4％的滑石、2％的纳级锆英砂、5％的霞石正长岩、3％的硅硼钙石以及3％的硅灰石放入球磨机中进行混合研磨，其中料：球：水为1:1.5:0.5，制得混合均匀的泥料；接着，混合均匀的泥料经过过筛、除铁、压滤、第一次练泥、第二次练泥以及定型烧成过程，最终泥料能过350目筛。
实施例6
一种高利用沙漠材料制瓷的生产工艺，骨瓷泥料组成及重量百分比为：取自沙漠的沙粒32％；埃洛石19％；长石16％；羟基磷酸钙5％；纳米级锂辉石6％：滑石3％：纳米级锆英砂4％：霞石正长岩5％；硅硼钙石5％：硅灰石5％。
其中，上述骨瓷泥料制备骨瓷的工艺流程依次为按配方配料(按重量百分比计)，将32％取自沙漠的沙粒、19％的埃洛石、16％的长石、5％的羟基磷酸钙、6％的纳米级锂辉石、3％的滑石、4％的纳米级锆英砂、5％的霞石正长岩、5％的硅硼钙石以及5％的硅灰石放入球磨机中进行混合研磨，其中料：球：水为1:1.5:0.5，制得混合均匀的泥料；接着，混合均匀的泥料经过过筛、除铁、压滤、第一次练泥、第二次练泥以及定型烧成过程，最终泥料能过350目筛。
其中，按照实施例4-6的原料配比制成的骨瓷在1080-1160℃的氧化气氛中一次烧成陶瓷成品，烧成曲线如图3所示：
(1)常温～150℃，慢速升温约1小时至150℃进行烧制，升温速率为2.5℃/min；(常温为20～25℃)；
(2)150℃～1000℃，提高升温速度，升温速率为15.0℃/min；
(3)1000℃～1080℃，降低升温速率防止骨瓷开裂，升温速率为3.3℃/min；
(4)在1080～1160℃范围内保温1.5小时促进陶瓷致密化；
(5)1160℃～1100℃，高温冷却第一阶段，降温速率为10℃/min；
(6)1100℃～900℃，高温冷却第二阶段，降温速率为16.5℃/min；
(7)自然冷却至100℃。
该烧成曲线的温度控制原理：实施例1-3中一次烧成曲线还存在烧结温度太高(1200～1250℃)，纳米级锆英砂在1100～1250℃过程中升温速率过快，以及为了防止铁在冷却过程中再次被氧化，在1250～1100℃快速冷却可能导致纳米级锆英砂由于冷却速率过快，纳米级锆英砂晶相突变增加了陶瓷开裂的可能性，进而泥料中纳米级锆英砂增韧的功能无法全部发挥等问题；为了解决上述问题，加入霞石正长岩，其与硅硼钙石、滑石配合可以增加釉面光泽度并且降低烧成温度，在1000℃左右即可烧成；加入硅灰石与滑石配合同样可以降低一次烧成的温度至1080℃左右且具有较高的机械强度；加入硅硼钙石可以与纳米级锆英砂配合提高机械强度，降低热膨胀系数进而提高骨瓷耐热性；通过烧成曲线可以看出，缓慢升温和降温的温度区间明显减少，大大节约了时间和能耗，特别是在高温区的时间。采用实施例4-6的骨瓷泥料配比一方面能够降低骨瓷热膨胀系数，防止纳米级锆英砂晶相突变造成的开裂，另一方面降低了烧成温度与纳米级锆英砂晶相变化的温度区间，即使降低一定降温速率，由于时间很短就能下降到1100℃以下，因此能够防止Fe在冷却过程中再次被氧化。
参见图1、图4至图11，实施例1-6中所述定型烧成的过程包括如下步骤：
S1、自动上料：将经过各工序处理后的泥料通过上料输送装置1输送到真空加热挤泥机2；
S2、真空加热挤泥：泥料于真空加热挤泥机2内抽真空加热并经由设置在其内的蛟龙轴21输送而出；
S3、自动切料投料：真空加热挤泥机2的出口端设置有切刀组件22和定料转运组件23，定料转运组件23通过真空吸盘24吸住真空加热挤泥机2出口端泥料，切刀组件22根据预设的泥料长度将泥料切割后，定料转运组件23将泥料送入下模盘31；
S4、自动滚压成型：通过环形模盘输送装置3将装入泥料的下模盘31输送至滚压成型装置4进行滚压成型；
S5、烘干：将步骤S4中装有成型坯体的下模盘31通过环形模盘输送装置3进一步输送至烘干室5；
S6、脱模：第一转运装置6将步骤S4中的下模盘31内的成型泥料取出；
S7、一次烧成：第二转运装置7将成型坯体送至成型输送装置8上，成型输送装置8将成型坯体送往烧炉9一次烧成骨瓷成品。
其中，在所述步骤S7之前还需对成型坯体进行自动洗口，第一转运装置6将从烘干室5送出的成型坯体转运至洗口装置10上进行自动洗口。
其中，自动滚压成型步骤具体为：装有陶瓷泥料的下模具31经过环形模盘输送装置3输送至滚压成型装置4，上模组件41朝下模具31方向下移并旋转配合；下转桶42向上移动至套设于下模具31外部并带动下模具31旋转，上模组件41和下转桶42的旋转方向相反；去边组件43刮去下模具31表面多余泥料；吸废料组件44吸取去边组件43刮下的泥料。
其中，自动洗口步骤具体为：第一转运装置6将烘干后的成型坯体送至小转盘102上，大转盘101带动其上的小转盘102转动，经过转动的对中圆盘106，对中圆盘106的外沿触碰成型坯体实现逐步对中，擦边机构103擦洗成型坯体外沿。
其中，骨瓷泥料的依次经过上料输送装置1、真空加热挤泥机2、切刀组件22、定料转运组件23、滚压成型装置4、烘干室5、洗口装置10、成型输送装置8以及烧炉9进行定型烧成。
参见图4至图11，所述上料输送装置1包括倾斜设置的第一输送链机构11、均匀固定于第一输送链机构11外端面上的弧形的引导板12以及设置于第一输送机构11上方的推进机构13；引导板12的开口朝第一输送链机构11的外侧设置，引导板12的长度方向与第一输送链机构11的输送方向相垂直；引导板12内容纳骨瓷泥料；推进机构13包括沿着最上端的引导板12的轴向设置的滑轨14以及上端套设于滑轨14内的推块15，推块15下部正对最上端的引导板12的后端；最上端的引导板12的前端正对所述真空加热挤泥机2的入口；一第一动力机构驱动推块于滑轨14内滑动，将位于最上端的引导板12内的骨瓷泥料送入真空加热挤泥机2内。
参见图4至图11，所述真空加热挤泥机2包括水平设置的料筒25、同轴设置于料筒25中部的蛟龙轴21、与料筒25连通且将料筒25抽真空的抽真空设备27以及将料筒25内部加热的加热设备28；蛟龙轴26一端穿出料筒25与一蛟龙电机连接，另一端通往料筒25的出口端。
参见图4至图11，所述切刀组件22包括固定设置于料筒25的出口端上方的支架221、竖直固定于支架221上的切刀气缸222、固定于切刀气缸222的伸缩杆下端的刀片223以及固定设置于料筒25出口端的机架上感应骨瓷泥料的红外线感应器224。
参见图4至图11，所述定料转运组件23包括正对料筒出口端设置的真空吸盘24、位于真空吸盘24下方且转动连接于机架上的转杆231以及驱动转杆231转动的转动电机；真空吸盘24与转杆231相互垂直且固定连接；真空吸盘24吸取泥料，通过转杆231的转动将泥料输送至环形模盘输送装置3的下模具31上。
参见图4至图11，所述环形模盘输送装置3包括环形输送链、间隔固定布置于环形输送链上的下模具31；环形模盘输送装置3位于所述定料转运组件23和所述滚压成型装置4的下方，且环形模盘输送装置3贯穿烘干室5。
参见图4至图11，所述滚压成型装置4包括朝下模具31方向下移并旋转配合的上模组件41、由下至上套设于下模具31上并带动下模具31转动的下转桶42、固定于一侧刮边角泥料的去边组件43、吸取边角泥料的吸废料组件44以及触碰后启动的爆模报警器45；上模组件41通过一第二动力机构驱动下移；下转桶42设置于所述环形模盘输送装置3的下方，其通过一提升电机421实现上下平移，并通过一个旋转电机422实现转动；下转桶42与下模具31外部接触位置固定设置有橡胶层；去边组件43为一刮板，其设置于上模组件41和下模具31扣合后的外沿上；吸废料组件44包括吸管441以及与吸管441连通的抽气泵442，吸管441的吸口朝向去边组件43设置；所述爆模报警器45为触碰式报警器，炸模后触碰爆模报警器45，爆模报警器45发出警报。
参见图4，所述第一转运装置6和第二转运装置7均包括真空吸嘴和带动真空吸嘴空间移动的转运输送链机构。
参见图4和图10，所述洗口装置10包括大转盘101、均匀设置于大转盘101上端面外沿的若干小转盘102、于大转盘101外沿设置的至少一个擦边机构103；所述擦边机构103包括水平设置的清洗件104，清洗件104通过擦边电机实现旋转，清洗件104转动擦拭位于小转盘102上的成型坯体外沿。清洗件104优选为外周套设有海绵的海绵轮。大转盘101下端面中部与竖直设置的第一转盘电机的转轴固定连接；每一小转盘102下端面中部与竖直设置的第二转盘电机108的转轴固定连接。
参见图4和图10，所述洗口装置10还包括设置于大转盘101沿转动方向一侧的对中机构105，对中机构105包括水平设置于小转盘102一侧的对中圆盘106，对中圆盘106通过对中电机驱动旋转，对中圆盘106的外沿触碰成型坯体实现逐步对中。
参见图12，示出了所述的自生釉骨质陶瓷智能化生产系统。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种高利用沙漠材料制自生釉骨瓷的生产工艺，其特征在于：骨瓷泥料组成及重量百分比为:取自沙漠的沙粒：50％～60％；埃洛石：15％～25％；长石：10％～15％；羟基磷酸钙：2％～9％；纳米级锂辉石：2％～3％；滑石1％～3％；纳米级锆英砂1％～1.5％；工艺流程依次为按配方配料、球磨、过筛、除铁、压滤、第一次练泥、第二次练泥、定型烧成，骨瓷泥料在1200℃～1250℃的氧化气氛中一次烧成骨质瓷成品，其一次烧成的烧制过程如下：
(1)常温～150℃，慢速升温1小时至150℃进行烧制，升温速率为2.5℃/min；
(2)150℃～1100℃，提高升温速度，升温速率为15.0℃/min；
(3)1100℃～1200℃，降低升温速率防止骨瓷开裂，升温速率为3.3℃/min；
(4)在1200～1250℃范围内保温1.5小时促进陶瓷致密化；
(5)1250℃～900℃，高温冷却阶段，降温速率为16.5℃/min；
(6)自然冷却至100℃。
2.一种高利用沙漠材料制自生釉骨瓷的生产工艺，其特征在于：骨瓷泥料组成及重量百分比为：取自沙漠的沙粒：25％～40％；埃洛石12％～19％；长石：10％～16％；羟基磷酸钙：2％～9％；纳米级锂辉石：2％～6％：滑石：1％～4％：纳米级锆英砂：3％～5％：霞石正长岩：3％～6％；硅硼钙石3％～5％：硅灰石：3％～5％；工艺流程依次为按配方配料、球磨、过筛、除铁、压滤、第一次练泥、第二次练泥、成型、装坯以及烧成，坯体在1080～1160℃的氧化气氛中一次烧成陶瓷成品，其烧成曲线如下：
(1)常温～150℃，慢速升温1小时至150℃进行烧制，升温速率为2.5℃/min，常温为20～25℃；
(2)150℃～1000℃，提高升温速度，升温速率为15.0℃/min；
(3)1000℃～1080℃，降低升温速率防止骨瓷开裂，升温速率为3.3℃/min；
(4)在1080～1160℃范围内保温1.5小时促进陶瓷致密化；
(5)1160℃～1100℃，高温冷却第一阶段，降温速率为10℃/min；
(6)1100℃～900℃，高温冷却第二阶段，降温速率为16.5℃/min；
(7)自然冷却至100℃。
3.根据权利要求1或2任一所述的高利用沙漠材料制自生釉骨瓷的生产工艺，其特征在于：在配料之前需要对沙粒进行前处理，所述前处理包括对沙粒的淘洗和分级筛分，将沙粒分成粗中细不同的级配并进行分级球磨，使得沙粒过250目筛。
4.根据权利要求1或2任一所述的高利用沙漠材料制自生釉骨瓷的生产工艺，其特征在于：所述定型烧成过程具体包括如下步骤：
S1、自动上料：将经过各工序处理后的泥料通过上料输送装置(1)输送到真空加热挤泥机(2)；
S2、真空加热挤泥：泥料于真空加热挤泥机(2)内抽真空加热并经由设置在其内的蛟龙轴(21)输送而出；
S3、自动切料投料：真空加热挤泥机(2)的出口端设置有切刀组件(22)和定料转运组件(23)，定料转运组件(23)通过真空吸盘(24)吸住真空加热挤泥机(2)出口端泥料，切刀组件(22)根据预设的泥料长度将泥料切割后，定料转运组件(23)将泥料送入下模盘(31)；
S4、自动滚压成型：通过环形模盘输送装置(3)将装入泥料的下模盘(31)输送至滚压成型装置(4)进行滚压成型；
S5、烘干：将步骤S4中装有成型坯体的下模盘(31)通过环形模盘输送装置(3)进一步输送至轨道式烘干室(5)；
S6、脱模：第一转运装置(6)将步骤S5中的下模盘(31)内的成型泥料取出；第一转运装置将从烘干室送出的成型坯体转运至洗口装置上进行自动洗口；
S7、一次烧成：第二转运装置(7)将成型泥料送至成型输送装置(8)上，成型输送装置(8)将成型泥料送往烧炉(9)一次烧成骨瓷成品。
5.根据权利要求4所述的高利用沙漠材料制自生釉骨瓷的生产工艺，其特征在于：自动滚压成型步骤具体为：装有陶瓷泥料的下模盘经过环形模盘输送装置输送至滚压成型装置，上模组件朝下模盘方向下移并旋转配合；下转桶向上移动至套设于下模盘外部并带动下模盘旋转，上模组件和下转桶的旋转方向相反；去边组件刮去下模盘表面多余泥料；吸废料组件吸取去边组件刮下的泥料；所述自动洗口步骤具体为：第一转运装置将烘干后的成型坯体送至小转盘上，大转盘带动其上的小转盘转动，经过转动的对中圆盘，对中圆盘的外沿触碰成型坯体实现逐步对中，擦边机构擦洗成型坯体外沿。
6.根据权利要求5所述的高利用沙漠材料制自生釉骨瓷的生产工艺，其特征在于：所述定型烧成过程为智能化生产工艺，包括云端设计制造系统、MES系统、定型烧成智能化生产系统和自生釉骨瓷仓库管理WMS系统，所述云端设计制造系统实现协同设计并将优化的工艺程序输入所述定型烧成智能化生产系统；所述MES系统依据订单信息和采集的WMS系统的信息生成计划调度程序；所述定型烧成智能化生产系统根据计划调度程序进行排产并进行自生釉骨瓷的自动生产和入库：所述定型烧成智能化生产系统包括智能模糊逻辑控制器和模具转换控制器；智能模糊逻辑控制器通过预先存入的烧成曲线，对烧炉内的烧成温度、压力、气氛进行实时监测和调控；模具转换控制器预先存入多种模具类型转换数据，根据产品生产需求来自动更换模具。
7.根据权利要求6所述的高利用沙漠材料制自生釉骨瓷的生产工艺，其特征在于：所述云端设计制造系统包括协同数字化设计中心、CAE分析系统、CAPP系统、PLM系统，工程师通过所述协同数字化设计中心对自己负责项目中的自生釉骨质沙瓷进行协同设计；所述CAE分析系统对设计的自生釉骨瓷及整机反复进行分析计算；所述PLM系统对整个产品的数据资料进行管理，工程师直接调用PLM系统里面的数据进行加工制造程序的编制形成优化的工艺程序，并输入所述智能化生产系统；所述CAPP系统对自生釉骨瓷进行工艺规程的制定。
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