陶瓷工业机械和设备的发展现状和展望

摘要：陶瓷机械装备是生产陶瓷制品的工具，用之陶瓷工业，依赖于陶瓷工业，同时又相互推动发展。由于陶瓷工业的大力发展和不断推阵出新，需要大量先进的、创新的陶瓷机械装备；也正由于陶瓷机械装备设计制造技术的进步，为陶瓷工业提供了一大批价廉质优的先进装备，造就、支持、促进了中国陶瓷工业的迅猛发展和现代化水平。

中国陶瓷行业的快速发展，以及世界陶瓷制造中心地位形成，又有力地推动中国陶瓷机械装备的创新发展。从原材料制备→成形→烧成→后期冷加工→装饰→分检包装等机械设备，无论是从产品的种类、数量、质量，抑或是技术含量，中国陶瓷机械装备都进入了世界先进水平。从单机设计制造到整线工程的设计整合，中国陶瓷机械无疑是世界陶瓷技术装备的一支重要力量。

关键词：陶瓷机械，陶瓷机械装备，创新发展

3 一、

中国陶瓷机械行业的现状

（一）、

建筑陶瓷机械行业发展现状

伴随着瓷砖产业的迅猛发展，其上游产业建筑陶瓷生产机械设备行业也得到迅速发展。从九十年代初到现在，建筑陶瓷生产机械装备已全面实现了国产化。在中国著名的陶瓷机械生产基地——佛山，聚集了大约200余家建筑陶瓷机械装备企业。历经几十年的快速发展，中国建筑陶瓷机械行业已充分市场化，全部都是民营企业。2011年以来，中国建筑陶瓷机械行业呈现两大趋势：一是众多陶机企业的产品纷纷走出国门并走俏国际市场，在东南亚等地已全面取代欧洲产品而成为当地陶机市场的主流品牌；二是陶瓷机械企业的联盟、整合使得品牌价值得以体现[1][2]。

中国陶瓷机械装备企业目前已完全掌握了建筑陶瓷机械装备的核心技术，由此形成了中国特色的建筑陶瓷生产制式。中国陶瓷机械装备技术不断走向成熟，并以其性价比的优势逐渐成了中国国内市场的主流，而进口装备正在逐年减少，从最初中国国内市场上清一色的进口装备到目前的进口装备的市场份额不到10%。能够提供从原料制备、成形、烧成、装饰、砖坯深加工设备、包装等整厂机械设备，产值达100多亿人民币。

（二）、

卫生陶瓷机械现状

当前，中国卫生陶瓷生产自动化程度总体上不高，中国国内陶瓷卫浴企业有全自动化生产设备的生产线凤毛麟角。

传统的成形方法占地面积大，作业环境差，生产周期长，产量低，而且劳动强度大，要求作业人员经验丰富，不易完全实现机械化大生产。随着劳动用工成本的提高，卫生陶瓷作为劳动密集型行业必须走向自动化、机械化生产的模式，要想实现卫生陶瓷工厂的整体自动化，高压注浆设备是理想的选择。目前中国已有唐山的贺详和北京的森兰特可以生产卫生陶瓷的高压注浆设备。

近年来，中国部分卫浴陶瓷生产企业已经将旧的生产工艺改造成全新的生产工艺，实现了卫生陶瓷生产的整线机械化和自动化，采用高压注浆成形，机器手施釉，工序间自动转运，坯体和成瓷均采用立体存储，产品采用在线自动检验，大大降低了工人的劳动强度，减少了操作工人。中国已经具备为卫生陶瓷工厂提供自动化、机械化整线机械装备的能力[2]。

（三）、

日用陶瓷机械现状

近年来随着劳动力资源的相对短缺、劳动力成本逐年上升、中国国内日用陶瓷企业越来越感觉到只有生产过程的自动化和机械化，减轻工人劳动强度、提高产品质量、降低能源消耗才是各陶瓷生产企业提高效益的必经之路。正因为企业有需求，为陶瓷生产企业研制出适合陶瓷生产现状、能耗低、自动化程度高的陶瓷机械装备已经提到陶瓷机械生产企业面前。近年来，日用陶瓷的修坯、上釉、酒瓶生产等环节历来就是用工人数最多的环节，也是日用陶瓷生产过程中对质量控制的关键工序。因此这几年在这些机械方面做了不少工作，也取得了较大的进步。如研制了一批机械化、自动化的施釉设备、修坯机、酒瓶注浆机等，大大提高了这些工位的生产效率和产品质量，受到企业的欢迎。

目前，日用陶瓷工业所用到的机械装备基本完成了从原料制备、成形、烧成机械设备等的研制和开发，在满足中国国内的日用陶瓷厂的需求外，近几年已开始少量出口到东南亚、中亚、南美等国家，

4 实现了陶瓷机械装备从进口到出口的跨越。日用陶瓷机械设备生产企业已在致力于研制出适合陶瓷生产现状、能耗低、自动化程度高的陶瓷机械装备。

近年来中国日用陶瓷机械的发展特点主要表现在：1、日用陶瓷的生产新技术、新装备有向建筑陶瓷生产工艺装备靠近的趋势，即借鉴建陶行业的成功经验，将其应用到日用陶瓷生产中去。通过借鉴墙地砖自动施釉设备，研制了一批喷釉、浸釉、淋釉机械设备，大大提高了生产效率和产品质量;2、

利用少空气快速干燥技术，研制快速干燥器，取代原来的链式干燥机，大大节省了空间，提高了干燥效率。3、数控技术的应用，将加工中心应用在陶瓷母模制造中的提高了陶瓷母模的加工质量和速度。4、滚压成形线已经开始批量推向市场，目前已有多条生产线成功应用在日用陶瓷厂[5]。

二、

中国陶瓷机械未来发展的思考和展望

最新统计表明，2012年中国陶瓷机械行业的销售收入在100亿元左右，在世界陶瓷机械行业中，销售值仅次于意大利，位列第二，现有的市场总量已占世界市场的近1/2。中国的陶瓷机械行业已经在全球同行中占有举足轻重的位置，同时也是世界上最活跃的市场之一，正在向“制造大国”“和“制造强国”迈进。

（一）、

加快数字化、智能化陶瓷机械装备的研发

数字化、智能化将成中国陶瓷机械制造业的核心。如何让陶瓷行业加速自动化与智能化的进程?如何使陶瓷行业快速提升产品质量?目前迫切需要研发适合陶瓷生产环境与工艺的数字化、智能化技术与装备。

面对已经来临的用工荒和日益高涨的用工成本，推出自动化设备是解决陶瓷企业用人成本压力的必经之路。如：喷墨打印机，自动化与智能化瓷砖检测系统，陶瓷工厂的整线控制系统等。只有提高陶瓷生产线的自动化程度，才能从根本上提高产品的质量与产品的竟争力，解决劳动力短缺难题。

（二）、

加快研发符合节能、减排、环保的机械设备

以人为本，节能、环保和安全已是21世纪陶瓷机械科学研究的任务和方向。应深入研究和推广陶瓷机械的清洁生产，研发和推出符合清洁生产的陶瓷机械产品。努力使产品使用及制造工艺过程，操作安全、舒适，能最大程度地利用绿色能源和绿色材料，尽量减少对人和环境的污染与危害。按照可持续发展的要求，不断开发出智能型、低污染的陶瓷机械产品。虽然我们在运用节能、降耗、减污等高新技术和开辟绿色能源以装备于陶瓷机械的成果应用方面也取得了一定的进展，但与市场的要求还有较大的差距。

整个陶瓷机械行业发展所展现出的激烈的竞争力和不断增长的设备供求都为中国的陶瓷机械制造行业提供了纵深的发展平台和机遇。通过加强、加快机械设备的改进和研发设计，中国陶瓷机械行业将会在智能化、数字化和高效环保生产等方面得到更大的提升，使富有中国特色的陶瓷机械产品能早日问鼎世界舞台。

（三）、

今后研发的重点

陶瓷工业产业的特点将是实现全面升级。由此，陶瓷产业将以打造高端竞争力为主要发展目标，以推进产业的协调、和谐、可持续发展。

提高整机性能，实现机械自动化，智能化，尤其是降低设备能耗，进行节能减排、环境友好型提升，更好地满足客户需要是陶瓷机械产业的未来发展趋势，因此节能降耗装备、环境保护装备、自动

5 化装备以及提升产品质量的装备将是今后一段时间陶瓷机械研发的重点[5]。

（1）原料制备的新技术和新装备

原料制备的机械设备多年来一直很少被关注，但近年来已被行业所关注，原料加工的自动化已提到议事日程，连续式球磨工艺技术装备和干法制粉工艺技术装备正在研发之中。

（2）进一步提高成形压机的整体性能和研发新型的宽体压机和万吨级的压机，即可压厚砖又可压薄砖的新型压机。

（3）陶瓷工厂的整线自动控制的研究

陶瓷机械装备自动化的要求越来越迫切，提升陶瓷机械装备的自动化水平势在必行。如通过集散控制系统在陶瓷生产过程中的使用，将进一步提升陶瓷工业生产的自动化程度和操作的灵活性，保证工艺设备的安全可靠运行，实现陶瓷工业生产装置全自动化控制，可大大提高产品的产量和质量，在优化生产管理及资源配置发挥出显著的优势。

（4）喷墨打印设备的新发展-----喷釉、喷干粉设备沿用陶瓷喷墨打印的技术原理，推出了喷釉、喷干粉技术———喷墨打印，已拓展到一个全新的高度。喷釉、喷干粉技术赋予了瓷砖无限的生命力———立体感强、纹理逼真、色彩鲜艳。作为喷墨打印技术[3]的延伸，它们将再度改写了陶瓷喷墨的历史。

（5）日用陶瓷的自动化成形生产线和装饰机械的研发。

（6）大力推广卫生洁具高压注浆成形、机械手施釉等工艺技术和装备[4]。

三、

中国陶瓷机械设备球磨机

（一）、

球磨机的装置介绍

球磨机是物料被破碎之后，再进行粉碎的关键设备。球磨机是工业生产中广泛使用的高细磨机械之一，其种类有很多，如管式球磨机，棒式球磨机，水泥球磨机，超细层压磨机，手球磨机，卧式球磨机，球磨机轴瓦，节能球磨机，溢流型球磨机，陶瓷球磨机，格子球磨机等。球磨机适用于粉磨各种矿石及其它物料，被广泛用于选矿，建材及化工等行业，可分为干式和湿式两种磨矿方式。根据排矿方式不同，可分格子型和溢流型两种。根据筒体形状可分为短筒球磨机、长筒球磨机、管磨机和圆锥型磨机四种。

（二）、球磨机的工作原理

球磨机是由水平的筒体，进出料空心轴及磨头等部分组成，筒体为长的圆筒，筒内装有研磨体，筒体为钢板制造，有钢制衬板与筒体固定，研磨体一般为钢制圆球，并按不同直径和一定比例装入筒中，研磨体也可用钢段。根据研磨物料的粒度加以选择，物料由球磨机进料端空心轴装入筒体内，当球磨机筒体转动时候，研磨体由于惯性和离心力作用，摩擦力的作用，使它附在筒体衬板上被筒体带走，当被带到一定的高度时候，由于其本身的重力作用而被抛落，下落的研磨体像抛射体一样将筒体内的物料给击碎。

物料由进料装置经入料中空轴螺旋均匀地进入磨机第一仓，该仓内有阶梯衬板或波纹衬板，内装各种规格钢球，筒体转动产生离心力将钢球带到一定高度后落下，对物料产生重击和研磨作用。物料

6 在第一仓达到粗磨后，经单层隔仓板进入第二仓，该仓内镶有平衬板，内有钢球，将物料进一步研磨。粉状物通过卸料箅板排出，完成粉磨作业。

筒体在回转的过程中，研磨体也有滑落现象，在滑落过程中给物料以研磨作用，为了有效的利用研磨作用，对物料粒度教大的一般二十目磨细时候，把磨体筒体用隔仓板分隔为二段，即成为双仓，物料进入第一仓时候被钢球击碎，物料进入第二仓时候，钢段对物料进行研磨，磨细合格的物料从出料端空心轴排出，对进料颗粒小的物料进行磨细时候，如砂二号矿渣，粗粉煤灰，磨机筒体可不设隔板，成为一个单仓筒磨，研磨体也可以用钢段。

原料通过空心轴颈给入空心圆筒进行磨碎，圆筒内装有各种直径的磨矿介质（钢球、钢棒或砾石等）。当圆筒绕水平轴线以一定的转速回转时，装在筒内的介质和原料在离心力和摩擦力的作用下，随着筒体达到一定的高度，当自身的重力大于离心力时，便脱离筒体内壁抛射下落或滚下，由于冲击力而击碎矿石。同时在磨机转动过程中，磨矿介质相互间的滑动运动对原料也产生研磨作用。磨碎后的物料通过空心轴颈排出[4]。

（三）、球磨机的机械结构

球磨机由给料部、出料部、回转部、传动部（减速机，小传动齿轮，电机，电控）等主要部分组成。中空轴采用铸钢件，内衬可拆换，回转大齿轮采用铸件滚齿加工，筒体内镶有耐磨衬板，具有良好的耐磨性。本机运转平稳，工作可靠。

球磨机主机包括筒体，筒体内镶有用耐磨材料制成的衬，有承载筒体并维系其旋转的轴承，还要有驱动部分，如电动机，和传动齿轮，皮带轮，三角带等。

关于叫叶片的零件，一般不是主要部件，在进料端的部件进料口内有内螺旋可称其内螺旋叶片，在出料端的部件出料口内有内螺旋也可称其内螺旋叶片。

另外在出料端的辅助设备中如果用螺旋运输机，在该设备里会有叫螺旋叶片的零件，但是严格的说，它已经不算球磨机的零件了。

根据物料及排矿方式，可选择干式球磨机和湿式格子型球磨机。节能球磨机，采用自动调心双列向心球面滚子轴承，运转阻力小，节能效果显著。筒体部分，在原有筒体出料端增加了一段圆锥筒体，既增加了磨机的有效容积，又使筒内介质分配更加合理。本产品广泛用于有色金属、黑色金属、非金属选矿场及化工、建材行业作物料研磨使用。

（四）、球磨机的机械配件

球磨机配件有球磨机大齿轮、球磨机小齿轮、球磨机中空轴、球磨机齿圈、球磨机大齿圈、球磨机钢球、球磨机隔仓板、球磨机传动装置、球磨机轴承、球磨机端衬等等。其中球磨机大齿轮材质选择：根据大型齿轮的工作条件不同大齿轮常用如下材料制造： (1)中碳结构钢 (2)中碳合金构钢 (3)渗碳钢 (4)氮化钢

球磨机大齿轮的结构由于使用要求不同而具有各种不同的形状，但从工艺角度可将齿轮看成是由齿圈和轮体两部分构成。按照齿圈上轮齿的分布形式，可分为直齿、斜齿、人字齿等。