數(shù)千年來(lái),陶瓷生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步是在慢慢發(fā)展的,歷史地看其發(fā)展速度開始加快并不是很久時(shí)間以前.在飛速發(fā)展的當(dāng)代,我們往往很少回憶過去,但是會(huì)偶然發(fā)現(xiàn)在文獻(xiàn)中提到的證據(jù)表明我們的祖先對(duì)很多事情已經(jīng)有了很多的了解,而當(dāng)世人還會(huì)認(rèn)為他們是新出現(xiàn)的.
在陶瓷行業(yè)里技術(shù)的應(yīng)用一般認(rèn)為是件隨著工業(yè)化時(shí)代的出現(xiàn)而產(chǎn)生的,這就是說(shuō),始于十九世紀(jì)中葉.然而,人們關(guān)于陶瓷生產(chǎn)工藝的歷史考察(并不一定完善)從某種角度上看到,一種相當(dāng)發(fā)達(dá)的陶瓷技術(shù)在古代早已出現(xiàn).否則歷史上出現(xiàn)的各種精美的陶瓷物件是不可能做出來(lái)的.(見表Ⅰ)
二、陶瓷歷史的發(fā)展-經(jīng)歷于8240年
如表Ⅰ所知,人類不僅熟悉硅瓦制作已有6000年以上歷史.早在公元前6250年,可以旋轉(zhuǎn)的陶瓷已經(jīng)在位于現(xiàn)在土耳其的地方出現(xiàn)了.幾千年來(lái)陶瓷物品是手工加工成型的,但在基督降生以前很久,陶瓷模具已經(jīng)開始使用,以后又有機(jī)器傳動(dòng)裝置,依靠人力或蓄力操作.顯然,蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)是沿著合理化的軌道產(chǎn)生的一次重大進(jìn)展.
三、關(guān)于陶瓷科技知識(shí)的認(rèn)識(shí)
陶瓷生產(chǎn)技術(shù)在不同的具體分為各不相同的生產(chǎn)步驟,但它幾乎總是具有如下工序:*坯料制備 *成型 *干燥 *修飾 *燒結(jié) *工藝處理和檢查.
回想起來(lái),可能看到任何機(jī)械化的進(jìn)步僅僅發(fā)生在坯料制備和成型方面,有時(shí)亦擴(kuò)展到干燥工序.
不久以前,柯吉爾教授巧妙地定義陶瓷為:"在允許復(fù)雜系統(tǒng)參與反應(yīng)完全發(fā)生的足夠長(zhǎng)的時(shí)間里,不同組成的礦物和非純物質(zhì)經(jīng)過一種加熱燒結(jié)工藝后,產(chǎn)生了多晶相的,非化學(xué)計(jì)量的稱為陶瓷的材料."
司各特博士在敘述普通材料的概念時(shí),說(shuō)陶瓷是:"一種由完全不純物制成的材料",這里所謂"不純物"是指由多種礦物和其他普通材料按一定的配比在適宜的工作條件下制造出來(lái)的.
然而,為數(shù)眾多的科學(xué)家,技術(shù)人員和工人可以使用他們的反對(duì)意見,對(duì)于陶瓷材料的薄弱環(huán)節(jié)已經(jīng)系統(tǒng)地分析過了,由此得出的看法已經(jīng)導(dǎo)致了新材質(zhì)的提出,工廠和生產(chǎn)工藝的發(fā)展.在各個(gè)陶瓷行業(yè)中的生產(chǎn)工藝程序已經(jīng)得到改進(jìn).或許某些部份在空間和時(shí)間上已有"壓縮",即縮小體積,節(jié)省時(shí)間.某種理想意義上說(shuō),這一系統(tǒng)的工藝制作步驟應(yīng)該壓縮到一個(gè)簡(jiǎn)單的操作程序,這將意味著原材料應(yīng)該用少量的水來(lái)壓制,同時(shí)配以修飾等工藝,在同一地點(diǎn),生坯實(shí)現(xiàn)燒結(jié),從匣缽中取出.我們不應(yīng)該說(shuō)是不可能的,今天的大量事情在兩三年以前似乎是烏托邦式的想法:如價(jià)值昂貴的金剛石涂層,采用含水率少于百分之2原料加工制造大塊瓷板,輥道窯中陶瓷輥棒的采用.然而,有件事將不得不承認(rèn),以上描述的理想狀態(tài)只在個(gè)別情形是可能的(如在熱壓法),在大多數(shù)情況下一個(gè)人將努力創(chuàng)造盡可能連續(xù)的自動(dòng)化工藝流程--沒有任何阻擋的通過,至少是在統(tǒng)一的步調(diào)下,從坯料配備到產(chǎn)品檢查,即避免任何大物料儲(chǔ)存空隙,較小的緩沖區(qū)對(duì)于保證生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)當(dāng)然是必要的.未來(lái)技術(shù)努力的目標(biāo)正是如此,顯得十分重要,例如有如下幾方面:
或多或少的主觀意愿在表2中已經(jīng)得到反映,它根據(jù)各個(gè)來(lái)源的數(shù)據(jù),概括了德國(guó)陶瓷工業(yè)的主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo),該行業(yè)的制造者在這里并不考慮,但是我們的確讓自己趨向技術(shù)上的廠家.考慮的另一點(diǎn)估計(jì)完成每公斤產(chǎn)品的收益.圖表說(shuō)明了生產(chǎn)設(shè)備趨向于自動(dòng)化的工廠何以開展以上上述探討的皮帶式生產(chǎn)形式.然而,所應(yīng)該考慮的只能為適應(yīng)于工業(yè)化生產(chǎn)的各種條件,制造過程越"細(xì)致化",自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)的可能性性就越小,人們總是權(quán)衡利弊以適應(yīng)目前的需要.
在陶瓷行業(yè)某些分支里人均營(yíng)業(yè)額比其他行業(yè)高出兩倍以上,這也是可以承認(rèn)的,但它與經(jīng)濟(jì)效益毫不相關(guān),因?yàn)檫@里考慮價(jià)值的創(chuàng)造,其他種種生產(chǎn)費(fèi)用.總的來(lái)說(shuō),沒有任何陶瓷廠家是甘于倒退.所有廠家都是簡(jiǎn)單地通過市場(chǎng)渠道決定產(chǎn)品好壞,或用實(shí)際價(jià)值約束和調(diào)節(jié),這意味著技術(shù)發(fā)展是隨著社會(huì)發(fā)展自動(dòng)地進(jìn)行的.事實(shí)上,表2中一列是可能的自動(dòng)化",表明這里存在一種可能性或位能面(趨勢(shì))(Potential)--即使某單位增加自動(dòng)化的程度簡(jiǎn)單地依靠該交單位生產(chǎn)的專門化,在某些情況里,例如餐具生產(chǎn),確定各項(xiàng)工作順序(從成型下到質(zhì)量檢測(cè)),特別推薦對(duì)餐具和空心制品的統(tǒng)一制作,這使得連續(xù)化生產(chǎn)更容易些.人們?cè)趨⒂^現(xiàn)代化磚瓦時(shí)可以得到一種所謂"理想化"的印象,甚至在這種車間備有"羅伯特"(一種機(jī)器人).
四、每個(gè)都有它自己的特點(diǎn)和要害
對(duì)各的考察表明了有多么特別重要的發(fā)明已在近年里作出,顯然,技術(shù)進(jìn)步總是在出現(xiàn)麻煩的地方積累了,總是在環(huán)境需要保護(hù)的地方和制作過程趨向合理化的地方激發(fā)了.
1.制磚工業(yè),(The Brickmaking Industry)
的明顯地集中在發(fā)展大型成套設(shè)備和節(jié)約能量上面,工廠的大產(chǎn)量是年產(chǎn)5千萬(wàn)塊標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的制磚(即每周1百萬(wàn)塊),用于這類生產(chǎn)的機(jī)電設(shè)備已臻完善,有了驚人生產(chǎn)能力的超大型壓磚機(jī)技術(shù)(包括軟泥和擠壓成形磚塊),是進(jìn)一步發(fā)展了傳統(tǒng)技術(shù)的,經(jīng)過良好驗(yàn)證的模式的開始,嶄新的,大的裝載和卸貨裝備,可以每小時(shí)輕易地輸送40000塊磚,這可以說(shuō)明相當(dāng)驚人的,同樣突出的事情在窯爐業(yè)中亦已經(jīng)做到,因?yàn)檎麄€(gè)窯爐建筑是封閉式的,幾乎不允許窯爐各處的縫隙吸進(jìn)空氣,能量消耗因此截止到每公斤制品200千卡,具有45噸載重量的大型窯車可以在窯爐中運(yùn)行200米的長(zhǎng)度,安裝寬度達(dá)9米--.它們做這種事情完全自動(dòng)化,不需任何操作者監(jiān)督它的行為.
2.建筑磚瓦業(yè)(The Roofing Tike Industry)
這中工藝突出的變化是在燒結(jié)磚瓦中匣缽的使用,與自動(dòng)化裝卸設(shè)備一起,它們解決了現(xiàn)化建筑磚瓦廠的"裝載"問題,以致它們現(xiàn)在有著相對(duì)的連續(xù)性,大型自動(dòng)化生產(chǎn)線,為此,還加上已描述過的爐窯設(shè)備的改進(jìn),它導(dǎo)致了一種較大程度廢氣的操作,因而可以做到的能量需求(200kcal/kg制品).
好幾年前,一座快速燒成窯爐出現(xiàn)了,但是常規(guī)模式的隧道窯至今仍在普通采用,快速燒成窯并沒有取得完全的成功,在這方面存在的障礙或許是:
*典型磚瓦器形橫截面上物體厚度的變化.
*許多產(chǎn)品的變形,使得它們?cè)跓芍胁荒軘R放在水平位置,對(duì)處于垂直位置的產(chǎn)品作出浪費(fèi)能源的燒成制度.
*厚材料經(jīng)常包含的足夠的有機(jī)物.導(dǎo)致燒成過程非常緩慢.
3.制管工業(yè)(The Pipemaking Industry)
形狀集裝加工使得事情簡(jiǎn)單化了,減少了手工模制帶來(lái)的高氣孔率,例如引入Y型連接的擠壓機(jī).因?yàn)楹铣刹牧系氖褂?管端和插承之間接封的復(fù)雜操作不再與陶瓷有關(guān),這里有關(guān)制造過程也加快了.僅僅在幾年以前,英國(guó)制造商開始使用輥道窯進(jìn)行管道燒結(jié),即使這類窯爐只能用作燒結(jié)薄壁管道,它卻意味著一個(gè)重要的發(fā)展階段.另一方面,制作這些陶瓷管道的原料包含百分之50予燒結(jié)材料,以使在燒結(jié)中釋放的一部分能量可以為原料利用.同時(shí)技術(shù)專家償正在努力嘗試在加快澆結(jié)過程的同時(shí),亦使輥道窯有效地用于燒結(jié)厚壁管道.管道的長(zhǎng)度和形狀在燒成中的變化始終引起了窯車在隧道中安置的問題.在某些情況下,梭式窯可以單獨(dú)地負(fù)載更多的重量,或具有更大的靈活性,在不同燒成制度它們能夠更容易操作,超大型梭式窯(窯內(nèi)體積過500立方米)的發(fā)展決不是偶然的,一些公司已經(jīng)在這方面做了大量的工作
4.瓷磚工業(yè)(The Tile Industry)
我們知道磚瓦不是在濕態(tài),就是在干態(tài)成型的, 這是兩碼事.一年又一年,兩類方法截然分開,依據(jù)不同產(chǎn)品的特點(diǎn).相同的生產(chǎn)程序從壞料制備到技術(shù)處理是在某些非常不同的方式里進(jìn)行的,然而近年來(lái),制造者已經(jīng)相互取長(zhǎng)補(bǔ)短,兩類方法相互交叉.濕法模壓工藝由原來(lái)的垂直方向放置的磚瓦傳遞,改為更有效地平放位置的傳遞,有關(guān)成形工藝現(xiàn)在采用平面牛頭的沖壓方式,由于采用干壓工藝,輥道窯的使用已經(jīng)變?yōu)榭赡?除此之外,在儲(chǔ)存?zhèn)}里磚瓦儲(chǔ)存時(shí)間已大大縮短,因而減少了占用空間,由于干壓工藝的發(fā)展,儲(chǔ)存車已取代了干燒窯或隧道里濕磚的相當(dāng)復(fù)雜的操作.今天不再容易決定干法還是濕法工藝的優(yōu)劣.綜上所述,生產(chǎn)的運(yùn)行現(xiàn)在更有連續(xù)性了.而且今天有非常類似于其中允許產(chǎn)品生產(chǎn)穩(wěn)定進(jìn)行的輥道窯的新型滾動(dòng)干澡設(shè)備,這是更有效的方式.
輥道窯一個(gè)明顯的發(fā)展是用于新型建筑材料,因此它是第三世界發(fā)展中國(guó)家陶瓷工業(yè)的常用設(shè)備,一般來(lái)說(shuō),窯爐溫度在周未可以降低,生產(chǎn)暫時(shí)停止,在另一方面,在很多國(guó)家(歐洲)一種固定的工作周期已經(jīng)發(fā)展為每周允許7×2班(包括星期天),或者至少每周6×2班,這認(rèn)為是縮短儲(chǔ)存時(shí)間和空間的需要.成粒作用在噴霧干燥工藝中已經(jīng)優(yōu)化了,主要是考慮能量需求問題,目前的噴霧干燥工藝能有效地專門利用殘余熱量,另外,增進(jìn)成粒作用的途經(jīng)多了,在一個(gè)綜合過程中,經(jīng)干燥磨碎的粉末濕潤(rùn)和成粒,然后在流化床干燥器中部分原料重新干燥,近年來(lái)突出的成就是用1500噸奢力的壓力機(jī)和快速燒成的彩燒窯能在不多于兩三分鐘里實(shí)行第三次燒結(jié),在陶瓷工業(yè)里,上述重大技術(shù)是實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化的決定因素.未來(lái)的研究和發(fā)展將會(huì)使傳說(shuō)體力勞動(dòng)在很大程度上被智能機(jī)器方法取代,如在分類和質(zhì)量控制領(lǐng)域里.
5.耐火材料(The Refractory Industry)鋼材危機(jī),開始于八十年代早期的歐洲,經(jīng)西方國(guó)家的工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了不可避免的衰退,所以制造商重新考慮他們的狀況是需要的.在傳統(tǒng)形式上看,質(zhì)量是隧道窯燒成工藝的決定困素,現(xiàn)在已經(jīng)改變?yōu)橛欣谏a(chǎn)數(shù)量的工藝制度,這意味著較小的生產(chǎn)能力,但有較高的產(chǎn)值.很多耐火材料,比如董青石制品要求更準(zhǔn)確的燒成曲線,所以這類生產(chǎn)廠家不得不修改其燒成工藝.所有這些要求都會(huì)引起對(duì)梭式窯的重新興趣,它的生產(chǎn)能力在今天可以大批量燒結(jié).除此之外,電子計(jì)算機(jī)對(duì)干壓過程有這么大的改進(jìn)以致有關(guān)工藝現(xiàn)在是自動(dòng)調(diào)節(jié),可以自動(dòng)地揀出不合格的產(chǎn)品,近年來(lái),新技術(shù)帶來(lái)的等靜壓法已在耐火材料工業(yè)中采用,由于具有特殊的優(yōu)越性,這種工藝逐漸變得不可缺少.此外,未成型產(chǎn)品的加工,往往重于數(shù)百公斤,這項(xiàng)繁重的任務(wù)已經(jīng)讓給可以相當(dāng)仔細(xì)地執(zhí)行這一操作的羅伯特(機(jī)器人)去做了.
6.餐具工業(yè)(The Table ware Industry)
在過去幾年中,這個(gè)里許多事情一直在進(jìn)行著,畢竟,它作為就業(yè)人員多的行業(yè)已經(jīng)是很長(zhǎng)時(shí)間了,正在通過調(diào)整超于合理化.首先應(yīng)該提到,干壓工藝采用了一種準(zhǔn)靜態(tài)過程,這樣不僅確保了質(zhì)量,而且可以減少生產(chǎn)過程中的設(shè)備體積等一系列舊有空間.如果某些時(shí)候以前,由耗占空間的覆旋法和注漿室向連續(xù)生產(chǎn)線轉(zhuǎn)化已經(jīng)是相當(dāng)大的進(jìn)展,新型模型機(jī)允許制作過程集中到小的可能的空間(包括修壞工序).因?yàn)楹恳呀?jīng)減少到百分之2的低值,干燥等工序也就不再成為問題了.在某些領(lǐng)域里,加壓澆鑄(Pressure Casting)一定大型塊片成型在內(nèi)的興趣.兩種成型方法都以生產(chǎn)連續(xù)運(yùn)行為先決條件,在這種轉(zhuǎn)變中隧道窯發(fā)揮作用.自動(dòng)化也已經(jīng)進(jìn)入像裝飾和輸運(yùn)這樣的領(lǐng)域,例如自動(dòng)輸送過程,或者用現(xiàn)代裝備去制造用于輥道窯的運(yùn)載車,進(jìn)一步的工作預(yù)計(jì)會(huì)出現(xiàn)在西德目前試制的模壓、修飾工藝,產(chǎn)品的儲(chǔ)存方式當(dāng)然也值得某些注意.
7.衛(wèi)生潔具(The Sanitary Ware Industry)
在這個(gè)領(lǐng)域,加壓澆濤(Pressure Casting)亦已經(jīng)清晰地改變了材料的流動(dòng)性,當(dāng)一組三個(gè)模壓機(jī)和兩個(gè)壓機(jī)同時(shí)使用狀況下,就可以出現(xiàn)這種情況.除此,具有高強(qiáng)度的重結(jié)晶碳化硅窯具已經(jīng)使得燒法過程的優(yōu)化,而這一過程亦已經(jīng)通過輥道窯的采用有所裨益.采用微波方法使之干燥過程,可以說(shuō)衛(wèi)生用品生產(chǎn)是神奇般的發(fā)展,已經(jīng)大量地運(yùn)用于連續(xù)生產(chǎn)線.成組燒鑄(Battery Casting)亦有了很大的改進(jìn),以致它現(xiàn)在已經(jīng)得到很快發(fā)展.用于噴涂的機(jī)器人或許會(huì)受到重用,他們?cè)谛l(wèi)生潔具領(lǐng)域中用途增多.
8.新型陶瓷(Advanced Ceramics)
我們?cè)谶@里僅提到這一迅速發(fā)展的領(lǐng)域中與傳統(tǒng)陶瓷(絕緣體,化學(xué)工業(yè)陶瓷,等等)有關(guān)的內(nèi)容.大規(guī)模的梭式窯和快速干燥機(jī)已經(jīng)做了許多件,廣泛用于這一領(lǐng)域,加壓澆鑄(Pressure Casting)正在引進(jìn),當(dāng)然等靜壓工藝亦一樣.然而,對(duì)于這些進(jìn)展,這一行業(yè)也將強(qiáng)烈地依據(jù)專家們的研究結(jié)果.
九江東慶耐火科技有限公司是一家研發(fā)和生產(chǎn)碳化硅窯具的高新技術(shù)企業(yè),年生產(chǎn)能力已達(dá)四千噸,產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于陶瓷、機(jī)械、工業(yè)窯爐、化工、航天等領(lǐng)域.公司經(jīng)營(yíng)的產(chǎn)品有氧化物結(jié)合碳化硅制品、無(wú)壓燒結(jié)碳化硅制品、反應(yīng)燒結(jié)碳化硅制品.我公司已獲得國(guó)家科技型中小企業(yè)創(chuàng)新的大力支持,并與省級(jí)院士工作站和省級(jí)工程陶瓷研究建立了密切的技術(shù)合作關(guān)系.
