Полусухое прессование
Прессование бывает односторонним (прессовое усилие действует на массу с одной стороны), двусторонним (прессовое усилие передается на массу с двух сторон подвижными штампами), однократным и многократным (в зависимости от кратности приложения усилий), ударным и плавным (по интенсивности — приложения усилий).
При полусухом способе прессования прогретый и увлажненный до 8—12% порошок уплотняется прессованием под давление 5—40 МПа и перемещением частиц порошка в направлении действия усилий. Из пресс-порошка частично удаляется воздух, гранулы пластически деформируются, из них выжимается влага, что способствует склеиванию гранул по контактным поверхностям. Длительность прессования влияет на качество сырца. На современных заводах применяют двухступенчатое прессование с интервалом между ступенями нагружения, во время которого из пресс-формы удаляется часть воздуха. Соотношение нагрузок первой и второй ступени обычно 1:3—1:4. Продолжительность прессования должна быть достаточной для удаления воздуха из пресс-порошка (0,5—3,5 с). Минимальное содержание воздуха в пресс-порошке (обычно до 30%) обеспечивается правильным подбором его гранулометрического состава. Рациональным считается следующий зерновой состав пресс-порошка, % по массе: зерен 0—1 мм — 50, зерен 2—1 мм — 25, зерен 2—3 мм — 25.
Пресс-порошки с повышенным содержанием крупных зерен глины, отощенные шамотом, песком, золой ГЭС, требуют более высоких давлений при прессовании; из таких пресс-порошков воздух легче удаляется, способствуя улучшению структуры сырца и предохранению его от расслоения. Ввод в пресс-порошки поверхностно-активных добавок, например ЛСТ, способствует увеличению пластичности, лучшему уплотнению сырца за счет снижения деформаций, повышению, его прочности. Степень уплотнения влияет на прочность сырца и характеризуется коэффициентом сжатия Ксж, т. е. отношением толщины слоя, засыпанного в пресс-форму порошка, H, к толщине прессованного изделия h: Ксж = H/h. Коэффициент сжатия позволяет определить необходимую глубину засыпки пресс-порошка в формы, если умножить его на высоту отпрессованного изделия. Ориентировочно коэффициент сжатия для высокопластичных глин колеблется от 1,5 до 1,8, для глин средней пластичности — от 1,8 до 2, для тощих глин — от 2,1 до 2,4.
Для полусухого способа производства применяются различные по конструкции и технологическим признакам прессы: коленно-рычажные, ротационные и гидравлические типов СМ-143, СМ-392, СМ-583, СМ-198, СМ-679, СМ-1085А и др. Кроме того, на заводах страны распространены прессы К/РКп=125, К/РУ-160, КРР-20, типа «Робот» (ГДР) и др. В производстве кирпича применяется двухступенчатый двусторонний пресс для полусухого прессования СМ-301А, представляющий собой механизм кривошипно-шатунного типа с гидравлическим регулированием давления. Первая ступень прессования 3,92—6,86 МПа, вторая — 26,95—29,4 МПа. Дозировка и засыпка пресс-порошка в формы, автоматическое регулирование глубины засыпки, прессование и выталкивание сырца на роликовый конвейер осуществляются специальными устройствами пресса. Полный цикл прессования 6 с.
Полусухой способ прессования применяется также для производства керамических плиток. Из полученного пресс-порошка прессуют плитки на указанных выше прессах при удельном давлении для первой ступени 3—5, второй — 27—30 МПа. На равноплотность прессовки влияет режим прессования.
Полусухое прессование изделий имеет ряд преимуществ по сравнению с пластическим формованием: расширяется сырьевая база за счет использования тощих глин, изделия получаются более точных размеров и более правильной формы, длительность производственного цикла сокращается почти в 2 раза.
Источник
Производство керамических изделий полусухим способом
При мокром способе производства кирпича требуется сравнительно высокая влажность глиняной массы. Только при этом условии можно выдавливать из пресса глиняную ленту. Но после того как сырец сформован, его приходится сушить, чтобы удалить значительную часть воды до обжига. Необходимость сушки — главный недостаток мокрого способа
На искусственную сушку расходуется до 100 кг условного топлива на 1000 шт. сырца. При естественной же сушке производство кирпича является сезонным (хотя теперь на многих заводах сезон удлинен значительно) с вытекающим отсюда рядом недостатков.
Подготовка материала
Для сокращения сроков сушки наряду с мокрым способом применяется способ полусухого прессования включающий:
- дробление глины в вальцевых дробилках,
- сушку глины в сушильных барабанах,
- помол ее в мельнице,
- отсеивание крупных частиц на ситах и увлажнение паром до равномерной влажности 8—9%, необходимой для прессования,
- прессование,
- подсушивание сырца (не всегда)
- обжиг.
Сушка и помол глины могут быть совмещены в одном агрегате, так называемой аэробильной мельнице, где размалываемая глина смешивается с горячими газами и высушивается.
Для производства кирпича этим способом пригодна не всякая глина.
При формовке высокопластичных глин воздух «запрессовывается» в сырец, и кирпич может дать трещины. Легко поддаются прессованию тощие глины. Особенно выгодно применять глины с малой естественной влажностью, вовсе или почти не требующие сушки. Некоторые глины (шиферные, сланцевые) не могут быть превращены в пластичное тесто и применяются только для полусухого прессования. Но для этого способа требуется более сложное оборудование, чем при мокром способе.
Прессование сырца
Прессование сырца производится в стальных формах при давлении до 120—150 кг/см2. Пресс создает двустороннее трехступенчатое давление 10—50—150 кг/см2, благодаря которому большая часть воздуха, содержащегося в глиняной массе, удаляется.
Пресс имеет вращающийся стол с несколькими формами, подающий и убирающий сырец. Чтобы масса не прилипала к формам, их подогревают электрическим током, а после того как сырец вытолкнут, очищают щетками. Производительность обычных прессов 2000—3000 кирпичей в час.
Пресс А. А. Мелия может дать до 10 000 шт. сырца в час. Пресс системы А. А. Мелия ротационный, рычажный, имеет 12 форм, сгруппированных по 3—4; одновременно на нем формуется 3—4 кирпича-сырца; он обеспечивает длительное прессование (до 3 сек.), необходимое для получения кирпича хорошего качества. На этом же прессе формуются пустотелые камни, облицовочные плиты и другие изделия.
Обжиг
Обжиг и при данном способе ведется в кольцевых или, лучше, туннельных печах с газовым отоплением. Температура обжига на 50° должна превышать температуру обждга для кирпича, изготовленного по мокрому способу, т. е. достигать примерно 1000°.
При более низкой температуре обжига кирпич получается малопрочным и недостаточно морозостойким.
При полусухом способе производства кирпича отпадает необходимость в сушилках, или сокращаются сроки сушки, обеспечивается правильность формы и размеров кирпича имеющая большое значение для прочности кладки не образуются спиральные трещины, появляющиеся иногда в сырце, сформованном на ленточном прессе.
Рис. 1. Пресс системы А. Мелия для полусухого прессования кирпича: 1— питающая воронка; 2 — механизм для засыпки форм глиняным порошком; 3 — ротационный стол пресса; 4 — сбрасывающий механизм; 5 — транспортер для приема сформованного сырца; 6 — привод пресса.
Кирпич полусухого прессования имеет повышенный объемный вес (посравяению с весом кирпича, изготовленного мокрым способом) —1800 — 2000 кг/м3; однако это небольшое увеличение веса не вызывает изменения толщины стен, и его можно избежать путем изготовления пустотелого кирпича.
Кроме обычного кирпича по методу полусухого прессования изготовляются различные пустотелые камни и пустотелый кирпич обычных размеров (250 х 120 х 65 мм) с несколькими несквозными пустотами. Этот кирпич, так называемый пятистенный, имеет ряд преимуществ перед обычным: транспортировка его дешевле, вес выложенных из него стен уменьшается на 15—20%, теплопроводность их снижается.
Источник
Производство керамических изделий полусухим способом
| Последние материалы |
|---|
|
| Способы формования керамических изделий |
| В технологии керамики применяются три способа формования изделий: из пластичных масс, полусухое прессование и литье из шликеров. От этого зависит и способ подготовки массы: для пластического формования готовят пластичные массы с влажностью 18…22%, для полусухого прессования готовят массы с влажностью 6…9%, а для шликерного – с влажностью 45…55%. Массы подбирают по минералогическому составу, устанавливая требуемое соотношение глины, кварца, полевых шпатов и других добавок. Для грубой строительной керамики массы подбирают чаще по зерновому составу. Приготовление масс осуществляют чаще весовой дозировкой компонентов по утвержденному рецепту. Она дает более точное соотношение, чем объемная. Формование из пластичных масс применяется для стеновой керамики, если карьерная влажность близка к формовочной (18…22%), а глины содержат мало каменистых включений. Пластичными массами называют такие, у которых сила внутренней связи больше сил поверхностного сцепления (адгезии). Пластическое формование производится: на ленточных прессах, штамповкой в гипсовых или металлических формах и вручную (лепка). Формовка на ленточных прессах применяется вакуумная и безвакуумная. Ленточный пресс представляет собой закрытый металлический короб, в котором вращается вал с винтообразными лопастями, нагнетающими массу в сторону выходного отверстия. Характер движения массы и ее структура зависят от пластичности массы, влажности и внутреннего трения. Из-за разной скорости движения массы в ленточных прессах ее слои имеют постоянный сдвиг относительно друг друга, что является источником дефектов. Снижают эти напряжения увеличением влажности массы, повышающим её связность. Снижение влажности приводит к перегрузкам и авариям в работе пресса. Добавки крупного песка затрудняют сдвиг (сшивают слои), а мелкий повышает склонность к разрыву сплошности за счет снижения связности глин. Паровое увлажнение повышает способность масс к восстановлению сплошности. Для уменьшения внешнего трения и напряжения в слоях, прилегающих к стенкам пресса, вводят ПАВы. Вакуумирование повышает связность, но при нарушениях сплошности за счет сдвига труднее ее восстановить. Поэтому глубину вакуума снижают для высокопластичных глин и повышают для малопластичных. Для каждого вида глин подбирают шаг лопастей шнека (меньше для малопластичных глин), а угол их наклона менее 28° и 28. 30° соответственно. Скорость вращения шнека во избежание срыва сплошности должна быть менее 32 об/мин. Она подбирается для каждой массы экспериментально, иначе возможно проворачивание массы (чтобы избежать проворачивания делают рифление внутренней поверхности корпуса). Зазор его у стенки не более 3 мм , иначе увеличится трение, снижая давление. Площадь выходного отверстия должна быть в пределах: где Fk и Fn – площадь поперечного сечения корпуса и изделия cоответственно. Длина головки пресса должна быть 150. 300 мм. Короткая приводит к усилению скорости в центре (влияние шнека), длинная – к усилению бокового трения, что приводит к образованию свилей. Поэтому длина и конусность головки должна обеспечить равномерную скорость движения массы по сечению бруса. Для пластичных масс конусность головки должна быть 10. 15%. Для обеспечения надежной работы вакуум-пресса необходимо применять решетчатые керамические насадки, где конденсируется влага. Превышение влажности массы или ее занижение приводит к срыву вакуума из-за переполнения вакуум-камеры глиной. На выходе из пресса брус не должен иметь свилей и разрывов сплошности, которые приводят к растрескиванию и браку. Штамповка из пластичных масс применяется при изготовлении черепицы, электроизоляторов, капселей. Плоские (несимметричные) изделия штампуют в гипсовых или металлических формах, укладывая в них валюшки; применяются салазочные или револьверные прессы. Давление прессования зависит от объема изделия и пластичности массы. Вытачивание из пластичных масс производится для изделий формы тел вращения (изоляторы, трубы). Оборудование: гончарный круг, станок с вращающимся столом, шпинделями и шаблонами, центробежная форма. Подъемом вращающегося шпинделя пласт глины подводится под шаблон, который обжимает массу и «разводит» ее до необходимой конфигурации, а нижний или внутренний формует внутреннюю поверхность. Лепка – ручное формование изделий из пластичных масс в гипсовых формах или без них. Это трудоемкий процесс, поэтому лепка применяется для изготовления изделий сложной конфигурации, уникального, малотиражного ассортимента. Преимущества пластического прессования: возможность использования карьерной влажности глин и изготовления изделий сложной конфигурации. Недостатки: повышенные энергозатраты на сушку и ее удлинение. Прессование из полусухих масс (порошков) . Полусухое прессование имеет преимущества: прочнее сырец, точнее конфигурация и размеры, меньше усадка в сушке и обжиге, проще механизация. Поэтому оно применяется чаще, чем пластическое формование (особенно для плоских тонкостенных изделий). Теория полусухого прессования изучает зависимость свойств изделий от свойств пресс-порошка и условий прессования. Пресс-порошок – трехфазная система: твердое вещество, вода и воздух. Степень его уплотнения зависит от влажности и соотношения фракций. По данным Фуллера, наибольшую плотность имеют порошки, содержащие по 20% фракций 3. 4, 2. 3 и 1..2 мм, по 12% фракций 0,5. 1 и менее 0,1; 10% фракции 0,2. 0,5 мм и 6% фракции 0,1. 0,2 мм. По данным других ученых, эти величины могут быть другими, в том числе, в сторону увеличения размера зерен до 4. 5 мм. Некоторые рекомендуют прерывистый зерновой состав. Для однофракционных порошков применяют высокое конечное давление, повышающее плотность за счет деформации частиц. Прессование включает три стадии уплотнения порошков: 1. Уплотнение за счет сближения частиц при удалении воздуха.
После снятия нагрузки и извлечения изделия из формы возможно его расширение, которое может быть до 8%, и растрескивание, так как давление прессования распределяется по толщине изделия неравномерно (затухает по мере удаления от штампа), что зависит от величины бокового трения и от влажности порошка. В центре давление выше, чем у краев. Для его снижения смазывают форму, подогревают ее, повышают влажность порошка, применяют двухстороннее или двухступенчатое прессование, его замедление для удаления воздуха, вызывающего растрескивание за счет обратного последействия. Пороки прессования: трещины расслоения от перепрессовки. Они располагаются на боковых поверхностях изделия перпендикулярно давлению. Не всегда причиной их возникновения является высокое давление. Это скорее упругое расширение прессовки. Причина этих деформаций – в запрессовке воздуха, упругом последействии его и деформированных частиц. Чем меньше частицы, тем выше должно быть давление. Поэтому нельзя допускать сегрегацию (разделение на отдельные фракции) частиц. Форму надо заполнять решетчатой кареткой, не допускать неравномерной влажности, так как зерна разной влажности требуют разного давления. Исследования показали, что трещины появляются в зоне мелких фракций (с меньшим сопротивлением сжатию). Поэтому крупные и мелкие фракции рекомендуется удалять и применять равномерный зерновой состав, как из распылительных сушил. Выводящие воздух каналы в порошке закрываются при давлении 0,5 МПа для влажности W = 10% и при 5 МПа для W = 8%. Поэтому доля запрессованного воздуха может быть от 0,37 до 0,71, а при большей скорости прессования увеличивается на 50%. Влажные порошки быстрее агрегируют частицы, опережая закупорку каналов. Так как давление запрессованного воздуха во влажном пресс-порошке в 5 раз выше, чем в сухом, для влажного надо снижать давление. Уменьшить запрессовку воздуха и давление прессования можно вакуумированием, но это усложняет технологию. Грубозернистые и отощенные порошки менее подвержены запрессовке воздуха. Таким образом, для устранения перепрессовки необходимо: — повышение однородности порошка по зерновому составу и влажности; — понижение влажности и отощение грубозернистых фракций; -снижение давления и скорости прессования; — применение двухстороннего и двухступенчатого прессования, — вакуумирование массы; снижение бокового трения шлифовкой форм. Прессы полусухого прессования разделяют по направлению прессования, способу передачи усилия и назначению. По направлению прессования – одно- или двухсторонние. По способу передачи усилия – ударного действия, рычажные и гидравлические; по назначению – для прессования кирпича, плиток, черепицы. Для прессования кирпича применяются отечественные механические прессы СМ-198; СМ-301; СМ-143, ССМ-583 и зарубежные, позволяющие изготовлять пустотелые (дырчатые) камни размером 365х240х175, 365х115х175 мм, пустотность 40. 43%, плотность 1200 кг/м 3 и Rсж до 18 МПа, давление 3000 т двустороннее с вибрированием, одновременно формуют 5 камней, до 6000 шт./ч. Для плиток применяют прессы: «Робот», КРКП-125, КРКП-200 и др. На КРКП-200 возможно двухслойное прессование двумя каретками. Вначале формуют основной слой, затем отделочный при снижении нижнего штампа. Давление двухступенчатое. Первичное давление снимают для освобождения запрессованного воздуха, а окончательное – для придания плотности и толщины. Толщина отделочного слоя из качественного сырья – 2. 2,5 мм, а основной слой делается из менее качественного сырья (грубозернистого, с повышенной пористостью для лучшего сцепления плиток с раствором при облицовке),что более экономично. Формование керамических изделий методом литья заключается в отливке керамических шликеров в гипсовую форму, внутренняя поверхность которой отражает наружные размеры изделия – применяется для тонкостенных изделий сложной конфигурации преимущественно в производстве санитарно-технического фаянса, фарфора, декоративных изделий и др. Достоинства гипсовых форм – оптимальная пористость, влагоемкость, простота изготовления и замены. Недостатки – малая оборачиваемость, износ, потеря фильтрационной способности, невысокая прочность на удар. Известен способ (ГИКИ) литья в металлические формы по принципу электрофореза. При наложении электрического поля отрицательно заряженные частицы глин движутся к катоду (стенкам), а шликер является анодом. Но промышленного внедрения метод не получил. Пористые синтетические формы тоже не заменяют гипс. После заливки в форму частицы движутся по направлению отсоса влаги к стенкам гипсовой формы, где обезвоживаются и уплотняются – идет «набор черепка». Плотный слой маловлагопроводен, поэтому внутренние частицы шликера не ориентированы, и внутренние слои изделия менее плотны, чем наружные. Сопротивление фильтрации Rф вычисляют по формуле: где Rш, Rч и Rф – сопротивление влагопереносу шликера, черепка и формы. Для снижения сопротивления фильтрации осуществляется отощение масс добавками, так как глины обладают большей влагоудерживающей способностью. Учеными установлено, что качественную внутреннюю поверхность обеспечивает добавка нитрата аммония при толщине стенок 5 мм за 5 мин, затем оксалат натрия, сода, тринатрийфосфат и жидкое стекло. Часто их комбинируют. Для ускорения набора толщины стенок применяют: подогрев шликера (ускоряет набор в 2 раза); вакуумирование или вибрацию формы и шликера; литье под давлением; смачивание гипсовых форм раствором мочевины (карбамида) перед формованием и т.д. Вибрация и нагрев до 60 °С понижают вязкость шликера, разрушая связи. Это устраняет натеки на внутренней поверхности изделия, снижает влажность отливки, увеличивает Rизг почти на 20%. Способы формования литьем: сливной, наливной и комбинированный. При сливном способе выливают остаток шликера после набора стенок изделия определенной толщины. Образуется его внутренняя полость. При наливном способе шликер заливают между двумя стенками гипсовой формы, тогда толщина изделия равна зазору между ними. При комбинированном способе часть изделия формуется по сливному способу, часть – по наливному. Достоинства сливного способа – простота формы и ее сборки, меньшая трудоемкость операции по оформлению изделий, возможность механизации процесса отливки. Недостатки – больший расход шликера, повышенная его влажность, неравномерная толщина стенок, применимость только для мелкоразмерных изделий. Преимущества наливного способа: интенсификация набора черепка (в два раза больше контакт с гипсом); возможность получения стенок заданной толщины; пониженный расход шликера и его влажность. Недостатки: усложнение конструкции формы; обязательность разборной формы; затрудненность механизации. Источник |
