книги / Технология строительной керамики

с влажностью 8— 12 Л>. Прессуют изделия в металлических формах с резиновыми оболочками. Формы перед каждым прессованием сма­ зывают смесью керосина и парафина в соотношении 4 1.

Давление прессования (16—22 МПа), передаваемое на материал через эластичную форму, действует с равной силой на всю поверх­ ность прессуемого материала, обеспечивая его равномерное уплотне­ ние, что способствует получению изделий с равномерной усадкой и плотностью, без трещин, напряжений и расслоений.

Опытно-промышленный образец полуавтомата смонтирован на Ангренском керамическом комбинате. Максимальное давление прессова­

Изделия, изготовленные методом гидростатического прессования, по сравнению с изделиями, изготовленными методом литья в гипсовой форме, имеют в два раза меньшую влажность, такую же механическую прочность, несколько большую объемную массу, не дают усадки при сушке. Обожженные изделия не уступают по прочности изделиям, изготовленным методом литья, имеют меньшее водопоглощение, боль­

ударяет о стенку гипсовой формы. Образованию их способствует: по­ вышение давления подачи и текучести шликера, увеличение высоты заливки его в форму, снижение влажности гипсовой формы, повышен­ ное содержание в шликере глинистых материалов и полевого шпата.

Наличие в шликере включений слюды, повышенная вязкость шлике­ ра, наличие гумуса и электролитов также способствует образованию литейных пятен. В литейных пятнах наблюдается расслоение черепка изделий.

Н а к о л ы и пузырьки на изделиях могут образоваться при быстрой заливке шликера в форму и его вспенивании, что вызывает захват пу­ зырьков воздуха, а также при отсутствии вакуумирования шликера. Если шликер не вакуумировался, ему дают некоторое время выстояться,

использованием специальных наконечников. Давление струи не долж­ но превышать 0,015 МПа.

При недостаточной текучести шликера, неправильной заливке и неравномерной пористости формы, а также в местах сужения формы на изделиях могут появиться полосы (полосность).

Н е о д н о р о д н о с т ь с т р у к т у р ы черепка возникает при использовании шликера, склонного к коагуляции, а также при излиш­ нем содержании в нем воды.

■ « ' Н е р а в н о м е р н о с т ь т о л щ и н ы изделий образуется при медленном сливе шликера из формы при сливном способе, а также при неправильном изготовлении и сборке форм при наливном способе.

Использование шликера, склонного к токсотропии, также вызывает уплотнение черепка и деформацию изделий при транспортировании и сушке. По этим же причинам могут образоваться н а т е к и на внут­

верхности изделий после обжига образуются выплавки.

Д е ф о р м а ц и я изделий из-за недостаточной прочности может воз­ никнуть при преждевременном извлечении их из форм, нарушении принятого рецепта массы, излишней влажности шликера.

Т р е щ и н ы после сушки появляются в результате недостаточной пластичности массы, а также из-за разной воздушной усадки в местах резкого перехода от одной толщины стенки к другой. Трещины также образуются при заливке форм с перерывами, при отливке в очень сухие или влажные формы, наличии пузырьков воздуха в начале исполь­ зования новых гипсовых форм, а также свежеприготовленного шликера.

неодинаковой воздушной усадки массы и глазури, недостаточного количества пластичных добавок или из-за перемола глазури.

При отливке унитазов на конвейере СМ-462А также возможны де­ фекты.

О т р ы в з а д н е г о б о р т а является следствием неудовлетво­ рительного закрепления изделий в новых формах и может быть устра­ нен тщательной заливкой формы с местах возникновения дефекта.

ера после их подвяливания как результат превышения температуры. Он появляется при утончении стенки сливной части. Устраняют тре­ щины регулированием температуры подвяливания с тем, чтобы влаж­ ность изделий, выходящих из камеры, была не ниже 15— 16%.

П е р е к о с изделий появляется вследствие вертикального распо­ ложения их после оправки на сушильной вагонетке, если влажность

(на постамент), бачки, покрытые крышками, дном вниз.

В качестве теплоносителя используют горячий воздух из зоны охлаждения печей или калориферов.

В одну камеру рекомендуется загружать изделия одного ассорти­ мента. Общая продолжительность сушки 30—40 ч для изделий из фаянсовых масс и до 34 ч для изделий из полуфарфоровых и фарфо­ ровых масс. Остаточная влажность изделий после сушки 1— 1,5%. В камерных сушилках сушат также крупные изделия из шамотиро-

и высотой до 3,2 м оборудуются узкоколейным рельсовым или моно­ рельсовым транспортом на две или четыре колеи. Вагонетки переме-

Рис. 108. Кареточная сушилка СУ-1:

1 — тройник; 2, 9 — воздуховоды ; 3 — крестовина; ^ . 5 - вентиляторы с калорифе­ ром (1-я и 2-я зоны); 6 — поворотно-регулнрую щ ие заслонки П РЗ-300 и ПРЗ-200; 7 — шторки; 8 — раздаточный короб с фланцами.

щаются по путям толкателем, по монорельсам — тяговым канатом или цепью. Изделия устанавливают на деревянные разборные стеллажи так же, как и в камерные сушилки. На одну вагонетку устанавливают до 40 умывальных столов. Продолжительность сушки 10—24 ч. При­ менение быстрофильтрующихся масс сокращает срок сушки в два раза.

СУ-1 для сушки унитазов и СУ-2 для сушки умывальных столов. Сушилку устанавливают в единый поток с конвейерами СМ-461А и СМ-462А. Длина сушилки 33,7, ширина 1,71, высота 5,185 м. Схема кареточной сушилки приведена на рис. 108. Сушильная камера со­ стоит из пяти рабочих ярусов и одного яруса возврата пустых кареток

с - Унитазы, умывальники, поступающие с конвейера СМ-461А (или СМ-462А) после оправки, вручную устанавливают на каретки сушил­ ки, находящиеся в подъемном столе. На каждой каретке устанавливают два изделия (на асбоцементные поддоны). Изделия поднимаются до

уровня одного из ярусов и сдвигаются со стола в сушилку. Входные шторки автоматически раздвигаются. Одновременно продвигаются все каретки с изделиями к разгрузочному концу. Высушенные до 1%-ной влажности изделия вручную снимают с кареток у разгрузоч­ ного конца, и каретки возвращаются к месту загрузки изделий по яру­

номерным, иметь достаточную толщину, чтобы не просматривался черепок, обладать химической устойчивостью и необходимой твер­ достью. Глазурный покров придает изделиям санитарно-гигиениче­ ские свойства и улучшает их внешний вид.

Изделия перед глазурованием очищают от пыли, обтирают влаж­ ной губкой, места изгибов проверяют на наличие трещин, смачивая их керосином. Места, не подлежащие глазурованию (на унитазах — ниж­ няя плоскость постамента, нарезка сливной трубы, торец штуцера; на умывальниках — торец сливного отверстия и задний борт), покры­ вают составом из парафина и керосина (1 : 1). Перед глазурованием на изделия наносят подглазурной краской штамп и знак заводской марки.

Для глазурования изделий используют глазурь, состоящую из 50% свежеприготовленной глазури и 50% возвращенной из глазуровочных чанов. Возврат глазури производится в промежуточную ме­ шалку с предварительным пропуском через сито № 01 (3600 отв/см2)

.и постоянные магниты.

Глазуруют санитарно-строительные изделия окунанием, пульвефизацией, поливом и комбинированным методом. Толщина глазурного

простейшими приспособлениями и на механизированной установке СМ-680. Производительность глазуровочиой установки 440 тыс., изделий в год, режим работы 1 мин, число обслуживающих рабочих — 4 человека.

При ручном окунании с последующей доглазуровкой изделия вы­ держиваются в глазури 3— 4 с (плотность фарфоровой глазури 1,50— 1,52 г/см3). Доглазуровка производится пульверизацией на вращаю­ щемся столе в специальной кабине в течение 10— 15 с (плотность гла­ зури 1,65— 1,70 г/см3). Этот способ трудоемкий и не обеспечивает по­

или при помощи центробежных распылителей в специальных камерах. ПКБ НИИСтройкерамики разработало установку для глазурования1

умывальных столов на конвейере в камере, вдоль которой по направ­ ляющим перемещается тележка с вертикально установленным на ней умывальником. Привод тележки осуществляется тросами от пневмо­ цилиндра, расположенного под камерой. Кроме тележки с изделием,, внутри камеры находится рама, несущая по обеим сторонам тележ­ ки четыре вертикальные цилиндрические стойки, на которые крепятсякронштейны с пульверизаторами, по два на каждой стойке.

Перемещающийся вдоль камеры умывальник (скорость 1,5 м/мин)1- после обдувки покрывается глазурью одновременно с наружной и- внутренней стороны восемью пульверизаторами, по четыре с каждой стороны. Толщина глазурного покрова 0,2—0,5 мм. Производитель­ ность установки, обслуживаемой тремя рабочими, 800 шт. за смену.

На лобненском заводе «Стройфарфор» успешно эксплуатируется глазуровочный конвейер СМ-1213 с дисковыми распылителями. Скоростьдвижения конвейера 2 м/мин, шаг между тележками 0,8 м, произво­ дительность 150 шт/ч. Плотность фарфоровой глазури 1,68— 1,7 г/см3.. По движению тележек установлены: камера обдува с четырьмя качаю­ щимися пневматическими форсунками; две глазуровочные камеры с центробежными распылителями; камера контрольной доглазуровки. После глазурования влажность изделия повышается до 3,5—5% , поэтому их досушивают в конвейерной сушилке до влажности 1,5— 3,5% и направляют в обжиг.

Смывные бачки глазуруют, обливая их сверху и снизу одновремен­ но. Бачок устанавливают на тележку днищем кверху. Перемещаясь по направляющим рамы, тележка с бачком проходит между емкостью, установленной сверху, из щели которой льется глазурь, и нижней фонтанирующей насадкой, куда глазурь подается под давлением. Таким образом, наружная и внутренняя поверхности бачка глазу­ руются одновременно. Производительность установки, обслуживаемой двумя рабочими, 800 бачков за смену.

К о м б и н и р о в а н н ы й с п о с о б глазурования заключается в окунании мест, плохо доступных для глазурования, и пульверизации остальной поверхности изделия. Глазуруя, например, унитазы, сначала во внутрь наливают глазурь и, поворачивая изделие, глазуруют его закрытые внутренние поверхности. После слива излишка глазу­ ри пульверизацией глазуруют наружную поверхность и кольцо уни­ таза. По этому принципу на лобненском заводе «Стройфарфор» рабо­ тает глазуровочная установка для глазурования унитазов с косым выпуском. Производительность установки 80 шт. в час.

При глазуровании цветными глазурями толщина глазурного по­ крова должна быть несколько больше, чем при глазуровании прозрач­ ными и глухими (белыми) глазурями. Это достигается при глазуровании пульверизацией или комбинированным способом: сначала окунают в глазурь (плотность глазури 1,54— 1,56 г/сма), а потом доглазуровывают пульверизацией (плотность глазури 1,58— 1,60 г/см3). Качество цветного глазурования повышается при двойном нанесении глазури: сначала белой, а после подсушки — цветной (пульверизацией). Рас­ ход глазури на 1 т изделий — 50 кг.

Изделия из шамотированных фаянсовых масс перед глазурованием покрывают ангобом, что необходимо для скрытия шереховатости по­ верхности и темной окраски черепка изделий. Ангобируют изделия в сыром виде или обожженные на бисквит. Ангоб наносят на изделия кистью в несколько (3—4) приемов с промежутками в 2— 3 ч между покрытиями или пульверизацией. Толщина слоя ангоба 0,5— 1,5 мм. Ангобированные изделия подсушивают в течение 15—20 ч. Подсушен­ ные изделия глазуруют сырой полевошпатовой глазурью (кистью за 3—4 раза или пульверизацией), вторично подсушивают и направля­

новном один раз при температурах, определяемых составом масс: фаянсовые при 1160— 1280° С, шамотированные фаянсовые при 1270— 1280° С, полуфарфоровые при 1230— 1250° С, фарфоровые при 1170— 1280° С.

Формирование черепка изделия при обжиге достигается выбором оптимальной температуры и времени нагрева полуфабриката (тем­ пературного режима), а также химическим составом печной атмо­ сферы (газовым режимом). Химический характер атмосферы опреде­ ляется избытком кислорода в печных газах, который колеблется: до 1% в восстановительной; 1,5—2% в нейтральной; 2— 5% в окислитель­ ной и более 10% в сильно окислительной среде.

Взаимодействие между материалом садки и атмосферой печи опре­ деляется контактом твердых веществ с газами. Порядок проникнове­

Гидродинамический режим (изменение давления или разрежения печной атмосферы от времени обжига) является средством для дости­ жения оптимального температурного и газового режимов обжига изделий.

При обжиге, в зависимости от термодинамических условий (тем­ пературы, газовой среды, аэродинамического режима) и состава мас­ сы, протекают сложные физико-химические процессы — обезвожи­ вание, разложение компонентов массы и выгорание органических при­ месей с выделением газообразных продуктов, реакции взаимодействия компонентов массы с образованием новых кристаллических фаз, плавления легкоплавких эвтектик с образованием стекловидной фазы, полиморфные превращения и др.

Превращения минералов массы проходят в три фазы: ликвидация минерала, полиморфные превращения и образование новых минералов

текания этих процессов и отсутствия отчетливо выраженных темпера­ турных границ. Взаимодействие компонентов массы сопровождается поглощением или выделением тепла. Так, считается, что для удаления 1 кг конституционной воды из глинообразующих минералов необхо­ димо затратить 4300 кДж/кг тепла, для образования стекловидной фа­ зы при плавлении компонентов массы — 3400 кДж/кг, диссоциации карбонатов кальция — 2830 кДж/кг, магния — 2750 кДж/кг. Общее теплопотребление при обжиге глинистых материалов составляет 2100 кДж/кг.

В зависимости от условий обжига протекание процессов может накладываться друг на друга, смещаясь, особенно при скоростном обжиге в область более высоких, чем обычно, температур.

Известно, что при постоянной температуре и длительности нагрева устанавливается равновесие в системе. Однако при обжиге керами­ ческих изделий температурные условия нагрева изделий непрерывно изменяются и равновесие в фазообразующей системе установиться не может, так как реакция растворения и выделения новообразования протекают медленно, а обжиг проходит слишком быстро. Вследствие этого при термической обработке изделий в них непрерывно возникают

изменения усадки, прочности, окраски, механической и электриче­ ской прочности, термической стойкости и других свойств (рис. ПО). Эти и другие изменения обусловливаются поведением содержащихся в массе компонентов и их взаимодействием: превращением каолинита и других глинистых материалов в муллит и кристобалит, кварца в дру­ гие модификации кремнезема, расплавом полевого шпата (пегматита), частичным растворением кварца при участии глинистых минералов и др.

К а о л и н и т и другие глинистые материалы при нагревании выше 450° С претерпевают наиболее сложные изменения, характеризую­ щиеся четырьмя термическими эффектами на кривой термограммы: один эндотермический (при 450— 630° С) и три экзотермические (при 900— 1050,1150— 1300 и 1210— 1320° С). При более низких температу­ рах, в начале нагревания, удаляется гигроскопическая влага. Хотя изделия, поступающие в обжиг, имеют незначительную влажность (1— 4%), интенсивное удаление влаги может вызвать появление тре­ щин, а при быстром нагреве удаление влаги происходит при более высоких, чем обычно, температурах (140— 160° С), возможно взры­ вание (разрушение) изделий.

Конституционная вода удаляется в интервале 450— 850° С в зави­ симости от природы глинистых минералов, их структуры и скорости нагрева. Основное количество (12% из 13%) конституционной воды удаляется при температуре около 600° С, если длительность нагрева не менее 10— 12 мин. При скоростном нагреве удаление остатков (ме­ нее 1%) конституционной воды заканчивается при 900— 1000° С. Удаление конституционной воды сопровождается четко выраженным эндотермическим эффектом. Разрушаются молекулы каолинита, пе­

в третьем измерении. После обезвоживания сохраняется некоторая степень кристалличности и следы воды, удаляемой при более высокой температуре. Большинство исследователей рассматривают метакаоли­ нит как промежуточную фазу при переходе каолинита в муллит в про­ цессе нагревания.

Другие исследователи высказывают мнение, что продуктом дегидра­ тации молекулы каолинита являются свободные оксиды по реакции:

А120 3 • 2 S i0 2 • 2НаО —> А120 з - f 2 S i0 2 -)* 2Н20 .

Процесс дегидратации следует рассматривать как кристаллохими­ ческий процесс изменения двухслойной решетки каолинита с погло­ щением значительного количества тепла, фиксируемого на кривой эндотермическим эффектом.

Несмотря на нарушение в кристаллической решетке (рис. 111), каолинитовые частицы сохраняют гексагональную форму благодаря наличию хотя и ослабленной связи Si— О— А1.

Первый экзотермический эффект в интервале 900— 1050° С объяс­ няется перестройкой кристаллической решетки каолинита возможным распадом метакаолинита на свободные оксиды, разрывом связей между кремнекислородными тетраэдрами и частичным повышением коор­ динации ионов алюминия (A10J -> (АЮ6), ^образованием у-глино- зема и его интенсивной кристаллизацией.

Второй и третий экзотермические эффекты связаны с образованием муллита и кристобалита, а возможно и кристаллизацией кристобалита из аморфного кремнезема — продук­ та распада каолинита, хотя последнее мало вероятно из-за высокой растворимости аморф­ ного кремнезема в силикатном расплаве.

Муллит образуется из продуктов дегидра­ тации каолинита: из свободных оксидов

полностью выкристаллизовывается в первичной стеклофазе. Проис­ ходит образование вторичной стеклофазы. Эта стеклофаза не содержит муллита, поскольку она обладает достаточной способностью растворе­ ния и переноса А120 3. Она увеличивается за счет растворения кварца.

| Поскольку кварц в обычных условиях обжига не переходит в кристобалит, количество последнего в фарфоре не превышает 4%. г Таким образом, кристаллическими продуктами изменений каолини­ та является муллит и кристобалит (термически 63,9% муллита и 36,1% кристобалита). Схема процесса формирования муллита из каолинита может быть представлена так: каолинит метакаолинит фаза