Характеристика споживних властивостей керамічних виробів ( цегли)

Неабияку роль відіграє попередня обробка глини. Вона полягає  в природному руйнуванню грудочок при  вилежуванні в буртах під впливом  атмосферних опадів, вітру, коливань температури та інших факторів.

 Вилежування полягає  в тому, що сировину, одержану  з кар’єру, складають у бурти  на заздалегідь підготовленій  площадці під відкритим небом. Бурт повинен мати довжину 50м, ширину низу 2,5-3 м, а верху — 1,5-2м. При вимерзанні пісних глин висота буртів сягає одного метра, для високопластичних — не перевищує 30-40см, а при вивітрюванні—25-30см. Мета природної підготовки – розпушити глину, зробити її одно ріднішою, щоб полегшити дальшу механічну переробку (рис.1). Вилежування глини – важливий засіб якості маси, поліпшення її технологічних властивостей. Завдяки цьому сортність і міцність цегли  зростає на 10 – 12%.

Механічна переробка  глини на Мурованокуриловецькому заводі здійснюється залежно від її структурної  міцності, здатності до набрякання й ступеня засміченості домішками. Дірчасті, легко подрібнювані глини не потребують складної механічної обробки, досить добре подрібнюються на вальцях і двовалових змішувачах.

 

 

Рис. 1. Заготівля глини  в бурти.

 

 Глину середньої  міцності краще переробляти на вальцях грубого й тонкого помелу, а по можливості на бігунах мокрого помелу.

Як відомо, глини мають  різну структуру. З водою вони здатні утворювати пластичну масу, яка при висиханні зберігає надану їй форму, а після випалювання  стає твердою й міцною.

Що являє собою пластичність? Здатність глини, замішаної з водою , легко утворювати й змінювати форму при невеликому тиску, зберігаючи цю форму після припинення його дії. Визначається вона числом пластичності. Різні глини мають різне число пластичності. Верхньою межею пластичності вважається стан глиняного тіста, яке зберігає власну форму, тобто не розтікається. Нижньою межею пластичності вважається такий стан, коли глиняне тісто розкачується в скрутень, не розпадаючись на окремі шматки.

У таблиці 1 подається  класифікація пластичності глин, в залежності від числа пластичності.

Глина проходить процес вогневої усадки в процесі випалювання, який контролюється змінним майстром. Звертають увагу, насамперед, на склад  шихти, а також здійснюють технологічний  нагляд і за механічною міцністю, тобто властивістю матеріалу чинити опір руйнуючим силам, що виникають внаслідок зовнішніх навантажень. Залежить механічна міцність від складу глин і температури випалу.

ТАБЛИЦЯ 1

Класифікація пластичності глин

Ступінь  пластичності	Числа пластичності
Висока	25
Середня	15—25
Помірна	7—25
Мала	7

 

Вологість робочого тіста з високопластичних глин становить 25-30%, з середньо пластичних – 20-25%, мало пластичних – 15-20%.

Повітряна усадка — зменшення  лінійних розмірів цегли-сирцю при сушінні. Для її визначення з глиняного тіста формують нормальної формувальної густоти цеглинки розміром 12 х 6 х 3 см. Їх обережно укладають на гладеньку, посипану піском дошку і на поверхні проводить з кута в кут дві лінії, на кожній з яких відмічають поперечними рисками довжину, рівну 100мм. Кілька зразків сушать у кімнатних умовах і кілька — на відкритому повітрі (але не на сонці й не на вітрі). Коли зразки затвердіють, для більш інтенсивного, рівномірнішого висихання їх ставлять на ребро. На досить сухих зразках залишається світла риска, проведена гострим предметом. У висушених зразках вимірюють довжину лінії між рисками. Різниця між початковою довжиною і одержаною дорівнює повітряній усадці. Наприклад, якщо лінія між рисками при сушінні зменшилась до 95мм, то повітряна усадка становитиме 5%.

У процесі сушіння  робітник-сушильник слідкує за зразками, відмічаючи появу тріщин. Якщо на виробах утворилось їх чимало, внаслідок великої усадки й незадовільних властивостей глин або при дуже прискореному сушінні, проба повторюється, а нові зразки слід сушити повільніше й уважніше, ніж першого разу. Величина лінійної повітряної усадки коливається від 2 до 12%.

Велике практичне значення для виробництва цегли відіграє введення в шихту вигоряючих і  опіснюючих добавок. Досвід роботи показує, що при випалюванні цегли з вигоряючими добавками економія палива в середньому становить 15-20%.

Паливо для шихти  вибирають залежно від властивостей глини. В шихту з пісних глин бажано вводити дрібне вугілля, з жирних – тирсу і торф, які вигоряють раніше, ніж вугілля. Вигоряючі добавки, введені в шихту, прискорюють сушіння й випалювання цегли-сирцю, сприяють зменшенню браку, забезпеченню рівномірнішого розподілу вогню по всьому випалювальному каналу печі.

Введення вигоряючих добавок залежить від правильного дозування й рівномірного розподілу їх по всій шихті. Спочатку вводять 30% вигоряючих добавок від загальної кількості палива. Для їх дозування встановлено тарілчастий живильник , щоб добавки потрапляли на перший розмелюючий механізм.

На випалювання 1000 штук цегли в кільцевих печах використовують в середньому 160 кг. умовного палива. Введення вигоряючих добавок у цегельну шихту дає можливість зекономити в середньому 15% палива.

    Рис. 2. Різновиди цегли: а) 3-дірчаста; б) 13-дірчаста; в) 19-дірчаста; г) 18-щілинна модульна.                             

 

 

 

3.2.Формування цегли-сирцю

 

 

На більшості цегельних  підприємств, у тому числі й Мурованокуриловецькому заводі, цеглу, виготовляють способом пластичного формування.  Одержану після попередньої обробки шихти керамічну масу вологістю 18-23 % формують стрічковими пресами різних типів, продавлюючи глиняну масу через спеціальні мундштуки, які надають виробам необхідного розміру й форми. Для цього в мундштуках роблять спеціальні пристрої для дірок і щілин – керни діаметром 16-22 мм з кернотримачами. Якщо сировина пісна, то, щоб маса краще зв’язувалася, висоту кернотримача збільшують до 22 мм.

Особливо важливо забезпечити  рівномірне подавання глиняної маси шнеком. Для цього його обладнують двокрильчастими випорними лопатями. Від їх іх форми й встановлення значною мірою залежить якість виробів. Випорні лопаті, щоб у цеглі не утворювалось тріщин, розташовують на втулці, встановленій на кінці шнекового вала.

Для зменшення опору у пресі під час обертання вала заднє ребро випорної лопаті загострюють, щоб воно краще врізувалося у глиняну масу. Неабияку роль при цьому відіграє пресова голівка, призначена для ущільнення маси. Для пісних глин встановлюють короткі голівки, для жирних – довші.

Мундштук преса встановлюється строго по осі шнекового вала. Розміри  його значною мірою впливають  на якість формування. Якщо мундштук довгий, то тертя маси об стінки збільшується, що веде до зниження продуктивності преса. Звичайно, довжина мундштука змінюється в межах 150-300 мм. Для пісних глин довжина мундштука становить 200-350 мм, для середньо пластичних – 150-250, а для жирних – 150-200 мм. При короткому мундштукові з великим нахилом стінок може утворитися брак, відомий під назвою “драконів зуб”.

Коробку мундштука виготовляють з металу. Кріпиться вона до плити. У верхній частині роблять  отвір для підведення води. Розподіляється вона по поздовжніх і поперечних канавках, ширина й глибина яких 10 мм. Таким  чином вода змочує поверхню бруса  і різко скорочує силу тертя глиняної маси. При цьому поверхня бруса робиться гладкою.

Мундштук для формування ефективної дірчастої цегли обладнують спеціальним пристроєм, що складається  із скоби, до якої кріпляться керни. Пустоти  всередині бруса утворюються  за рахунок кернів.

 Процес формування  порожнистих виробів ускладнюється  виникненням опору в мундштуку  через тертя маси і деталей  кернів. Це може призвести до нерівномірного ущільнення бруса по його перерізу, викривлення, розриву тонких внутрішніх стінок та інших дефектів. Щоб уникнути цього, при виготовленні мундштуків і кернів дотримуються таких правил:

   - скобу, до якої кріпляться керни, розташовують на відстані 100мм від вхідного отвору мундштука;

    - різальну кромку скоби загострюють, відрегулювавши довжину мундштука, яка забезпечує злиття розрізаних скобою шарів маси, і встановлюють так, щоб центр точно співпадав з віссю шнека;

     - усі поверхні кернів і скоби,   що торкаються рухомої маси ретельно відшліфовують;                        

     - керни встановлюють так, щоб забезпечити однакову швидкість руху до перерізу мундштука, зменшуючи швидкість руху маси на окремих ділянках, за допомогою спеціально встановлених пластин.

Формування цегли-сирцю, працівники Мурованокуриловецького заводу, здійснюють на без вакуумних стрічкових пресах. Нормальна їх робота забезпечується рівномірним надходженням формувальної маси. Висока якість формування цегли досягається також на вакуумних стрічкових пресах. При вакуумуванні значно поліпшуються формувальні властивості маси за рахунок видалення більшої частини повітря, яке міститься в ній. Завдяки вакуумуванню глини збільшується кількість опіснюючих добавок і знижується на 2-3 % вологість маси. Але такі результати вдається одержати лише при формуванні сирцю під вакуумом не менше 700-740 мм ртутного стовпа.

Брус, що виходить з мундштука  стрічкового преса, розрізується на окремі цеглини за допомогою різального напівавтомата з ручним зніманням  цегли. На багатьох цегельних заводах  області найчастіше застосовують для  цього однострунний напівавтомат типу СМ-678А. Цей напівавтомат працює в такому порядку: рамка з натягнутою струною ( лучок ) автоматично опускається і піднімається відповідно швидкості виходу бруса з мундштука. Частота ударів струни і потрібна товщина цегли регулюється діаметром крайнього валика транспортера напівавтомата.

 

 

3.3. Сушіння цегли-сирцю

 

 

Відформовану цеглу-сирець на цегельному заводі працівники раніше укладали на вагонетки, полички яких посипали рівним шаром піску або  тирси, щоб не прилипав сирець. Нині транспортують їх до сушильних сараїв за допомогою люлькового конвеєра. Там із 5-6 рядів сирцю викладаються розріджені клітки по три стовпи в кожній (рис.3).

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.3. Укладання цегли-сирцю  в шатровому сараї.

 

Відстань між ними для кращої циркуляції повітря – 30-40 мм. Стовпи клітки починають складати від польової сторони сараю в напрямку до центрального проходу. В кожному ряду по дві цеглини, поставлені на ребро, з проміжком 130мм для утворення протягу. Перший, третій і п`ятий ряди від підлоги своїми продухами встановлюються до польової сторони сарая. Другий, четвертий та шостий - прямою перев'язкою з попередніми рядами   у   Напрямку його довжини. При цьому нижній ряд посипається тонким шаром тирси чи піску. Наступні клітки встановлюються  одна за другою у напрямку до центрального проходу сушильного сарая з проміжками — між клітками 25-30мм  (рис.4 ).

 

 

 

 

 

 

Рис.4. Так укладають  свіжо сформований сирець для  сушіння.

 

  Укладаються вони  так, щоб продуховини першого, третього і п’ятого рядів строго збігалися з продуховинами першої клітки, встановленої з боку підлоги сарая. Наступний поздовжній ряд кліток укладається на відстані 0,5 м. від першого для більш інтенсивного сушіння цегли й проходу робітників.

Сушіння відбувається завдяки  циркуляції гарячого повітря, що сприяє випаровуванню з цегли вологи. Вологість її верхніх шарів зменшується, і цегла стає важчою, ніж та, що знаходиться  всередині. Завдяки  перепаду температур виникає безперервний рух вологи з середини виробу до поверхні. Одночасно з видаленням вологи зменшується об’єм цегли-сирцю, або йде так звана повітряна усадка. Чим вища вологість глини, тим більша усадка цегли.

Процес висихання умовно можна розділити на три періоди:

1-ий період характеризується значним зростанням швидкості сушіння. Відбувається прогрівання глини та випаровування вологи з поверхні цегли-сирцю;

2-ий характеризується  сталим зменшенням ваги виробу  за одиницю часу. Об’єм випаровуваної  вологи при цьому, як правило,  дорівнює розміру усадки виробів;

3-ій період – уповільнене  сушіння й припинення усадки. Умови нормального сушіння сирцю  повинні бути такими, щоб перепад  вологості не перевищував критичного  значення, при якому відбувається  розтріскування.

Сирець із верхніх 2-3 рядків клітки піддається більш інтенсивному сушінню, відбирається й транспортується у випалювальну піч. На його місце додатково вкладається 5-6 рядків свіжо відформованого. Після кількох таких циклів висота сирцю в клітках досягає 12 рядків. Для підвищення продуктивності сарая, тобто найбільшого зняття цегли-сирцю з 1 м ² сушильної площі, запровадили сушіння за методом І.Г. Картавцева. Суть його полягає в тому, що в міру висихання сирець постійно відбирають з кліток у суцільну брус-подушку по всій площі сарая, а його місце заповнюють іншим. Висота кліток через кілька циклів становить 10 рядів.