輥道窯通常劃分為干燥區(qū)、預(yù)熱區(qū)、中高溫區(qū)、保溫區(qū)、急冷區(qū)、緩冷區(qū)、強冷區(qū)。磚坯在不同的區(qū)域進行著不同的物理化學(xué)反應(yīng)。
干燥區(qū)：干燥器緩慢干燥(室溫~200℃)——自由水、吸附水基本排除。窯爐預(yù)熱干燥(室溫~450℃)自由水、吸附水基本排除 結(jié)構(gòu)水開始排除。
預(yù)熱區(qū)：碳酸鹽氧化分解(有機物氧化、碳酸鹽、硫酸鹽分解(450~1000℃)、硫化物氧化、石英晶型轉(zhuǎn)變。
中高溫區(qū)：坯體氧化還原繼續(xù)——液相開始生成(1000℃~最高燒成)——形成新結(jié)晶——坯體急劇收縮。
保溫區(qū)：液相量增長——新結(jié)晶成長(最高燒成溫度~急冷區(qū)前)——瓷化。
急冷區(qū)：液相凝固——石英晶型轉(zhuǎn)變——保溫區(qū)溫度~580℃) 緩冷區(qū)：石英晶型轉(zhuǎn)變——坯體緩慢降溫(580~400℃)
強冷區(qū)：坯體急劇降溫 ——石英晶型轉(zhuǎn)變(400~80℃)
1、干燥區(qū)
生坯從壓機成型出來通常含有6%~10%的水份，不同品種有各自的水份要求。生坯含水率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空氣濕度，所以，生坯燒成的第一步即干燥排水。在此，不管是燒在窯的預(yù)干區(qū)還是專門的干燥器，一并概括為生坯的預(yù)干區(qū)。預(yù)干區(qū)的排水主要是磚坯的吸附水(包括自由水)，決定吸附水排除速度及完全程度的是干燥介質(zhì)的溫度、濕度和流速，本質(zhì)上是磚坯內(nèi)水份的外擴散速度、內(nèi)擴散速度及干燥時間。
磚坯干燥40℃開始表現(xiàn)明顯，120℃加速，300℃吸附水則基本排除，同時，磚坯在預(yù)干區(qū)還伴有因吸附水的排除而造成的體積收縮和坯體強度的增加，磚坯強度的增加從40℃開始，120℃表現(xiàn)相當(dāng)明顯，且此時隨溫度的升高而強度增大。但又有一個極限，超過此極限則強度顯著降低，極限干燥溫度為250℃。
2、預(yù)熱區(qū)
① 化學(xué)結(jié)構(gòu)水的排除
磚坯在輥道窯內(nèi)預(yù)熱區(qū)300~450℃,吸附水排除完全,部分礦物的結(jié)構(gòu)水開始排除,對于粘土類礦物, Al2O3含量大化學(xué)結(jié)構(gòu)水在450~650℃之間快速排除。
�、� 氧化分解
陶瓷磚配方中的泥類含有有機質(zhì),有時為增強泥漿的懸浮性\流動性和坯體強度而加入有機添加濟,此類有機物在燒成過程中受熱氧化.同時,坯體中也含有一些碳酸鹽\和鐵的化合物等雜質(zhì),它們在一定溫度下進行氧化分解放出CO2或SO2等。
碳素的氧化開始于400℃左右，一般要至900℃以上才可以完全，如燒不完全，則殘留在坯體內(nèi)，形成黑心或黑點，釉面磚則還會造成因秋面熔融封閉坯體氣孔而形成釉面煙熏、氣泡、針孔。
硫化物、碳酸鹽的氧化分解反應(yīng)程度，取決于磚坯中有機質(zhì)的含量、窯內(nèi)的溫度、氣氛以及反應(yīng)的時間，相應(yīng)的磚坯成型的壓力影響反應(yīng)進行的快慢、時間。
�、� 石英的晶型轉(zhuǎn)變
陶瓷磚中的石英(SiO2) 含量在70%左右,一般>60%，而石英在熔燒過程中會出現(xiàn)多次的晶型轉(zhuǎn)變。不同溫度下的轉(zhuǎn)變有各自不同的特征，主要表現(xiàn)為體積膨脹，石英的膨脹會導(dǎo)致磚坯內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化，直接影響到磚的強度、光澤度及變形度等。
石英在晶型轉(zhuǎn)變過程中，570℃時的B石英轉(zhuǎn)為A石英的速度最大，有0.82%的體積膨脹，雖然這時體積膨脹很小，但其轉(zhuǎn)化速度很快，又是在固相條件下進行，破壞性強;870℃A石英轉(zhuǎn)變?yōu)锳鱗石英時，體積增長最大(+16%)，但速度很慢，所以破壞性不強。磚坯的高硅含量很容易導(dǎo)致磚坯在573℃左右開裂，包括升溫裂和冷卻裂(冷卻裂因沒有磚坯顆粒間空隙，更窺裂)。這里先討論升溫裂。
3、中高溫區(qū)
陶瓷磚因其內(nèi)質(zhì)的要求不同，最高燒成溫度不一樣。磚坯在中高溫區(qū)主要為燒結(jié)甚至瓷化，同時存在氧化分解反應(yīng)，大量液相生成逐步燒結(jié)。
前面已講過配方中的部分有機質(zhì)、碳酸鹽、硫酸鹽、硫酸鹽物質(zhì)受成型壓力、前期氧化分解程度的影響，須在高溫?zé)蓵r得以繼續(xù)氧化分解。只要存在氧化氣氛，該過程就有繼續(xù)進行的條件。目前建陶燒成絕大部分是氧化氣氛。
磚坯中存在不少的助熔性礦物，如鉀、鈉長石等，O2K、Na2O、CaO、MgO、Fe2O3等熔劑氧化物在不同的溫度下能與SiO2和Al2O3形成各種低共熔物開始出現(xiàn)液相。與K2O、Na2O熔劑生成低共熔物，有的在750℃左右隨著溫度的升高，長石等原料熔融，坯體中的玻璃相逐漸增多，這種玻璃物質(zhì)具有熔解石英和粘土質(zhì)顆粒及其它晶體能力，溫度愈高時間愈長，熔解的量越多。對于坯體而言，在預(yù)熱區(qū)開始生成少量下班液相，主要在中高溫區(qū)出現(xiàn)量大。大量液相的出現(xiàn)能促使Al2O3、SiO2在1100~1200℃重新結(jié)晶為莫來石，相對降低重結(jié)晶的溫度，有利于坯體瓷化。
中高溫區(qū)產(chǎn)生大量液相能填補坯體顆粒間的空隙。顆粒在表面張力作用下互相靠攏，急劇收縮，直到燒成。應(yīng)該指出的是液相量的過早出現(xiàn)和過剩，對變形形式及程度的影響很大，如液相過量或存在時間過長，會產(chǎn)生“沸騰”效應(yīng)，從而使得塑性狀態(tài)下的磚坯出現(xiàn)腫脹，即過燒膨脹，氣孔率重新升高。
4、高火保溫區(qū)
高中保溫區(qū)是液相進一步形成的區(qū)域，對急冷起緩沖作用。高火保溫區(qū)一般只是最高燒成區(qū)的1/2長，溫度也低于最高燒成溫度50~100℃左右，由于高火保溫，磚坯產(chǎn)生的液相更多，收縮加劇。也由此磚坯在此段受上下溫差變形較多，主要是磚坯前兩角或前邊變形，嚴(yán)重的會導(dǎo)致整體變形，其變形機理與最高溫區(qū)一樣是收縮變形是向溫度高的一面翹曲。
高火保溫使磚坯進一步液化，一般情況下磚坯收縮加大。如果磚坯配方原料溫度過低或磚坯在此前已液化較完全，在高火保溫區(qū)過易造成過熱膨脹，反而形成開口或閉口氣孔，到急冷時固化，導(dǎo)致吸水率加大及磚坯拋光后存在小氣孔。對于釉面磚，往往表現(xiàn)為釉面過火出現(xiàn)細(xì)小針孔，有的直接表現(xiàn)為大口氣泡氣孔，防污能力、光澤度下降。
5、急冷區(qū)
冷卻是成熟的磚坯從液相轉(zhuǎn)化為固相,即磚坯從高溫塑性狀態(tài)降至常溫的過程.考慮產(chǎn)量、產(chǎn)品的出窯溫度，更重要的是產(chǎn)品質(zhì)量，從而劃分為急冷、緩冷以及強冷三個過程。
急冷是使磚坯從液相轉(zhuǎn)化為固相的過程，也就伴有物理變化即體積收縮，對于厚而大的坯件，如急冷快，則會由于內(nèi)外散熱不均勻而造成不均勻應(yīng)力，引起開裂。
急冷和中高溫區(qū)、高火保溫區(qū)一樣，坯中都存在液相，存在物理化學(xué)變化，其中重要點之一就是對磚的顏色有決定性作用。磚的顏色主要取決于著色劑(包括色料)燒后的呈色，而溫度和氣氛是影響著色離子價位、狀態(tài)的決定因素。有的著色劑在不同的溫度、氣氛下顯示不同的顏色。所以在高溫?zé)蓵r(包括中高溫區(qū)和高火保溫區(qū))溫度高低，高火保溫時間及氣氛決定出窯磚色澤
前面已經(jīng)分析過石英的晶型轉(zhuǎn)變，在急冷過程中存在870℃時的A鱗石英與A石英間的晶型轉(zhuǎn)變。磚坯從高火保溫進入急冷，磚面磚底都會承受急冷風(fēng)冷卻至870℃而體積膨脹，此時磚坯由于規(guī)格大及本身傳導(dǎo)熱的物理性能，各點到達870℃的時間是不相同的。瓷質(zhì)磚比炻質(zhì)磚易受急冷影響而變形，炻質(zhì)磚又比陶質(zhì)磚易受急冷影響而變形。其實根本問題還是燒成的中高溫區(qū)及高火保溫區(qū)，對于變形，最終原因還是在燒成過程，急冷調(diào)節(jié)變形只是輔助手段。燒成變形與否，根本原因取決于配方中各組分的含量，因為各種不同礦物高溫塑性是不一樣的。
6、緩冷區(qū)
磚坯經(jīng)過急冷之后，便進入緩冷區(qū)。磚坯在573℃時基本固化，這時的石英晶型轉(zhuǎn)變很窺導(dǎo)致整個磚坯破裂或強度下降，可見緩冷控制的重要性。控制緩冷，和磚坯的和類、規(guī)格密功相關(guān)。一般而言，為滿足快速冷卻而又不開裂，要求急冷在不使磚坯開裂的情況下盡可能降低些溫度，從而就縮短緩冷所需的時間。
7、強冷區(qū)
對于快速燒成和大規(guī)格磚燒成及墊板裝燒，也就是說對出緩冷時磚坯表面溫度仍很高的制品，強冷是必不可少的。后期強冷，既是為窯尾執(zhí)磚工的勞動強度考慮，也是為制品的出窯質(zhì)量考慮，因為磚坯在163℃、117℃時還存在鱗石英系列的快速晶型轉(zhuǎn)變，很可能導(dǎo)致磚坯出窯因環(huán)境溫度、外界空氣流速、溫度影響而使脆性加大。
