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砖瓦杂志稿-硬塑六答


硬塑挤出成型技术六答
美国斯蒂尔公司北京代表处 张文法 硬塑挤出成型技术正式进入中国已有八年多。当年一盘关于硬塑挤出成型技 术的录像带改变了不少业内人士对美国砖瓦业的看法。中国的改革开放形势使许 多有识之士独具慧眼,能有机会把该项技术引进到中国并付诸实施,结果产生了 可观的经济效益和社会效益。随着时间的推移,认识该项技术的人越来越多。但 也有相当多的人由于各种原因对该项

技术仍不了解,甚至有一些误解。本文拟针 对一些问题做进一步解释。 1.怎样才算是硬塑挤出成型? 翻开一些广告,见到不少建材机械公司都在自己的真空挤出机前面冠名为 “硬塑挤出”,明明是软塑挤出成型机,却硬标上硬塑挤出成型。这种镀金不诚 实的做法非常不好,非但对推销无用,反而会引起用户的不满和不信任、而最终 害了自己。那么怎样才算是硬塑挤出成型呢? 在七十年代,国际上陶瓷业就挤出成型技术召开了一系列研讨会。按照国际 公认的标准,将挤出成型技术分为两大类:一般地说凡是能够挤出含水量 1220%(湿基重量比)原料的成型技术和设备称之为硬塑挤出成型,这一技术的代 表是美国斯蒂尔公司;凡是挤出含水量 20-30%(湿基重量比)原料的成型技术 和设备称之为软塑挤出成型,这一技术的代表是欧洲的一些机械制造公司。 美国斯蒂尔公司(J.C.STEELE & SONS, IN.)为什么能够发明硬塑挤出成型技 术呢?这要从该公司的发展历史中找答案。该公司创建于 1889 年,起步开设的 是一个普通的制砖厂。开始使用的技术和设备是当时从欧洲传入美国的软塑挤出 成型工艺。经过一段的生产实践,他们发现美国的页岩并不象欧洲的粘土那么 好,同时他们也认识到开始在原料中加那么多的水而在干燥工艺中又要把水驱除 的做法是一种浪费。因此他们试图将原料中的含水量减少,但是直接带来的问题 是原来的软塑挤出成型设备已无法承受。这样一来他们又不得不着手研制新的设 备,从设计上做出根本的改变。如果要适应塑性指数低的页岩并且降低原料含水 量,不仅要加强整机的强度和刚度,采用新型齿轮传动、新的轴承和密封、新的 模具结构,而且还须将螺旋绞刀由以前的表面处理变为整体铸造,这就大大增强 了机器的耐磨性、可靠性和整机寿命,减少了维修次数和工作量。其结果出人意 料,他们的新机器受到美国市场的特别青睐。所以整个公司后来转变为以生产新 的机器为主,并且在七十年前开始出口该方面的设备。随着时代和技术的发展, 该公司本着“不求全,但求专”的宗旨,对其工艺技术和设备精益求精,不断地 进行完善和改进, 适应规模化和工业自动化的需求,时至今日该项技术已经达到 十分纯熟的地步。他们的工艺技术不但被美国几乎所有的砖瓦厂所采用, 而且还 被加拿大、澳大利亚、英国、南非、亚洲以及南美洲等世界上五十多个国家的砖 瓦厂所采用。迄今为止已有几千台套美国斯蒂尔公司的设备在世界各地运行着, 仅在韩国就有近四十套。在中国大陆已有十余台套。 严格来讲,硬塑挤出成型是在软塑挤出成型的基础上提出的更高要求,对整 台设备的强度、刚度、寿命、可靠性等指标都有特殊的要求。那种将软塑挤出成 型机组改头换面的做法不可取,说得轻一点是不负责任、哗众取宠,说得重一点 就是欺骗用户。
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2.硬塑挤出成型有无具体的分辨标准? 虽然无统一标准,但是完全可以从以下国际上公认的三点来分辨: (1)原料含水量在 12-20%(湿基重量比,以下同)时都能挤出。如果只能 挤出 17-20%含水量的原料,而无法挤出 12-15%含水量的原料,那就不 能叫做硬塑挤出成型。 (2)设备的挤出压力是否足够高。一般说来,硬塑挤出成型的工作挤出压 力在 3-6GPa。如果大部分时间只能在 2GPa 左右工作,偶尔只能在 3 GPa 下工作,那也不能叫做硬塑挤出成型。 (3)刚刚挤出的湿坯强度是否足够高。湿坯强度的概念和指标,在国内使 用还不普遍,但是这是一个很重要的指标。如果要知道能否做到一次 码烧,那就看湿坯强度是多少。对于大多数原料(高掺量粉煤灰有点 2 特殊)来说,硬塑挤出成型时刚挤出泥条的湿坯强度在 3-5Kg/cm ,那 么一次码烧(一般码 16 层)就很容易,并且能码高达 24 层的高层。 为什么码高层?道理很简单,为了加大窑的容量,减少窑车和窑体的 投资,尽可能减小运行成本。硬塑挤出成型的湿坯强度有时能够高达 6 2 2 Kg/cm 。如果挤出泥条的湿坯强度只能在 2Kg/cm 左右,那肯定不能叫 做硬塑挤出成型。 3. 硬塑挤出成型只能生产三孔空心砖吗? 这是只见树木不见森林的看法。三孔空心砖是美国的标准承重空心砖,孔洞 率 25%、抗压强度 20MPa 以上、吸水率 8%,主要用于楼房和别墅的内外清水墙的 砌筑(一般墙内都有内保温层),是量大面广的砖型。有的同志拿到这样的样品 后,不学习人家的质量是如何好,偏偏拿它只有三个孔说长论短。说它如何如何 不能保温,如何如何不符合国家的孔型标准。稍有专业知识的人都很清楚,挤出 何种孔型,取决于模具,想挤出什么孔型就开什么模具,市场需要什么孔型就开 什么模具。软塑挤出成型的孔型硬塑挤出成型都能做到,何难之有!那么为什么 美国人看上了三孔空心砖呢?这完全是由市场所决定的。美国市场对砖的需求并 不苛求其保温性能,而对砖的质量(强度和吸水率)和作为清水墙的表面装饰效 果却十分在乎。砖表面凡是越光滑、颜色越一致的,就越没有用户,越卖不出 去。砖表面越是粗糙、颜色变化无常的,越是得到用户的喜爱,价格就越卖得 高。在这种情况下,页岩原料的粒度就无需粉碎到 1 毫米或 0.5 毫米以下的级 配,而只要 2 毫米或 3 毫米以下的级配就能制造出粗糙表面。原料粉碎粒度大, 粉碎成本可以大大降低。当然原料粒度大,对模具的磨损相对也就大。既然市场 对孔型没有保温的苛求,那么最简单的圆形或椭圆孔模具可靠性和寿命最高,模 具制造又方便,既能满足市场需要,又能节省成本,何乐而不为?这就是为什么 美国的大部分承重空心砖是三孔砖的原因。 事实上,硬塑挤出成型远远不只限于制造三孔承重空心砖,它的应用范围比 软塑挤出成型还要广。硬塑挤出成型除了在制造各种承重和非承重空心砖、劈离 砖、装饰砖、各种类型瓦、轻质内外墙板、陶瓷制品、耐火材料、型煤和泄水管 等产品方面发挥优势外,在生产铺路砖(抗压强度达 80-100MPa)、西式瓦(能 做到一次码烧,节省投资节省烧结时间十分明显)、烧结陶粒(轻质承重代替石 子)等软塑挤出成型很难发挥作用的方面也显示了威力。

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4. 硬塑挤出成型耗电过高吗? 毫无疑问,就单机来说,同等产量的硬塑挤出成型机组在硬塑挤出成型时比 软塑挤出成型机组耗电要高,因为它需要满足较大的挤出压力。但是当采用硬塑 挤出成型工艺时,机组对原料处理要求的就不那么严格,例如原料粒度可以大一 些,2-3 毫米以下即可,不一定非要 1 毫米以下或 0.5 毫米以下;原料的塑性指 数低也可以挤出,许多工厂的页岩原料只经过两级粉碎处理就能很容易地挤出, 有的甚至不需要陈化工艺。原料的不足和缺点,在硬塑挤出成型机组挤出工序上 能得以弥补,这是硬塑挤出成型技术一条十分突出的优点。其结果能够使整个工 厂的工艺流程变得非常简单,与软塑挤出成型相比,有些原料处理设备就可以减 掉不用。同时又由于硬塑挤出成型时原料中的水份少,干燥工艺也可以节省时间 和能源。所以就一个工厂、一条生产线或一个系统来讲,同等产量的硬塑挤出成 型工艺比软塑挤出成型工艺非但耗电不高,反而要节省能耗 20-30%。这还不包 括减少了前期投资、减少了维修保养运营成本等内容。 同时还应该说明的是,硬塑挤出成型机组也能半硬塑挤出成型和软塑挤出成 型,这要根据原料和产品的具体情况来定。硬塑挤出成型机组可以在不同的动力 驱动情况下主轴以不同的转速工作。因此当不需要硬塑挤出成型而只需要软塑挤 出成型的情况下,也可以换成动力较小的电机驱动,这种情况与软塑挤出成型的 状况基本类似。也就是说硬塑挤出成型机组有较大的工作范围、具有多功能、能 使用户根据产品结构的变化和原料的变化灵活地选择挤出成型的类型。 5. 硬塑挤出成型挤出压力高不一定好的说法对吗? 此问题与上述问题有关连。不能笼统地讲挤出压力高是好还是不好。问题是 要看应用什么样的原料、整条生产线的工艺如何选择。有的原料挤出压力高才能 成型,有的原料不需太高的挤出压力就能成型。想想看有的农村利用耕地粘土制 砖,任何的原料处理设备都不要,只有一台简单的挤出机就能解决问题,连正规 一点的软塑挤出成型机都不会买,更谈不上用挤出压力高的硬塑挤出成型机了。 实际上这种做法是以牺牲资源牺牲质量为代价的。而现在我们面对的现实是:中 国明令禁止使用耕地土,鼓励使用非耕地土,对砖的质量也有统一的国家标准要 求。对于劣质土、塑性不高的页岩、煤矸石和粉煤灰等原料,用软塑挤出成型很 难生产高合格率产品的情况下,采用挤出压力高的硬塑挤出成型机就能产生意外 好的结果。因此对于这些原料在采用软塑挤出成型根本无法挤出时,就应考虑试 用硬塑挤出成型;当采用软塑挤出成型挤出的泥条质量不好或合格率低时,采用 硬塑挤出成型肯定能解决大问题,肯定能大大提高产品质量和合格率。前面已经 谈到对于硬塑挤出成型机组既能硬塑挤出成型也能软塑挤出成型,也就是说硬塑 挤出成型机组的挤出压力能高也能低。在硬塑挤出成型时挤出压力肯定高,在软 塑挤出成型时由于含水量高,挤出压力相对而言就不高。因此不能一概而论说硬 塑挤出成型挤出压力高不好。 在有些情况下,必须使用高挤出压力的硬塑挤出成型技术才能奏效,这已经 为国内的生产实践所证明。大家都知道煤矸石能制砖,但是煤矸石种类相差悬 殊,若选用挤出压力适用范围较大的硬塑挤出成型技术,那将是最佳的解决问题 方案。再如粉煤灰,它本身有三大特点:无塑性、保水性差、磨损大。若用软塑 挤出成型技术做到高掺量粉煤灰的挤出成型,又要达到一次码烧工艺,那将是很 困难的事情。因为粉煤灰的特性非常特殊,经过 1000 多摄氏度的烧结后颗粒间 无粘结力而且很硬摩擦系数大,有时从湿坯强度看来是软塑挤出成型,但仍需硬
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塑挤出成型时的高挤出压力。最近我们为中国某电厂做试验时就遇到这种情况。 掺入粉煤灰中的页岩的塑性指数为 8,两种原料各为 50%的情况下混合挤出空心 砖,混合物的含水量为 14%,刚挤出的泥条的湿坯强度约为 2kg/cm2,但是机器 工作时正常的挤出压力将近 40kg/cm2。这么大的挤出压力是软塑挤出成型机组很 难能够胜任的。 6. 硬塑挤出成型技术要厚古薄今吗? 这是一种误解。因为美国的历史很短,许多人反倒崇尚古代的、自然的、质 朴的东西。做为建筑材料的烧结砖,在他们看来不仅仅是满足建筑物的结构需 要,而更重要的是要满足人们的欣赏、享受的需要,因而烧结砖更是一种艺术 品、装饰品。同时烧结砖建筑物还有保温好、冬暖夏凉、不易失火、保险费用 低、结实维修费用低等特点,所以受到越来越多人的喜欢。许多制砖厂的广告宣 传也反映了人们的这种心理,什么“我的砖能使你的家变成一座古城堡”,什么 “我的艺术砖能让你住在艺术宫内”等等。越是仿古的砖,越是吃香。这完全是 人们的观念不同而形成的一种市场需求。硬塑挤出成型不但能够挤出质地密实、 高质量、高合格率的砖坯,而且还能够在刚挤出的较硬的泥条表面更容易进行各 种不同类型的二次加工,诸如拉毛、滚花、滚凹坑、铺颜料等等。在美国有的砖 厂一个工厂就能够生产近 4500 种不同规格、不同风格的烧结清水墙装饰砖。硬 塑挤出成型技术正好适应了市场的这一需求。不能说该种技术适合于制造仿古 砖,就说它是厚古薄今。 说到仿古,不妨多说几句。中国有几千年的历史,秦砖汉瓦就够让老外瞠目 结舌了。但有人口口声声说要“告别秦砖汉瓦”, 秦砖汉瓦何罪之有?应该发 扬光大才是!君不见现在的红砖质量远不如长城砖;现在的建筑物由于红砖质量 太差不得不又贴一层釉面砖或水刷石;由于红砖质量差导致外贴面脱落砸伤砸死 路人的事故屡有发生。将秦砖汉瓦的技术好好研究一番,古为今用,再融合现代 工业技术的结晶,把今日的砖瓦造得比秦砖汉瓦还要好,这才是当务之急。

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