Брак при сушке керамического кирпича
Брак и его причины при формовании и прессовании
При формовании кирпича вследствие недостаточной переработки глины в изломе сырца могут быть включения непроработанной глины. Возможны также нарушения углов бруса, расслоение его массы, появление структурных трещин S-образных или эллипсовидных, растрескивание бруса и размывы поверхности его. Нарушение углов бруса указывает на неудовлетворительное орошение мундштука, его износ или засорение, использование очень тощих глин.
Расслоение массы и образование структурных трещин являются результатом неправильного режима формования и несоблюдения необходимых параметров массы (наслаивание «заполированных» элементов массы шнековым нагнетателем, пульсация массы при ее нагнетании в формующую часть пресса, трение массы о стенки пресса, увеличение давления на массу в головке пресса и т. д.). При излишнем орошении мундштука возможны размывы на поверхности бруса.
Для предотвращения свилеобразования глину отощают, что увеличивает коэффициент внутреннего трения и снижает склонность массы к расслоению; увеличивают влажность массы, повышающую ее сцепляемость; уменьшают внешнее трение за счет введения в массу поверхностно-активных веществ и орошения головки пресса водой; удлиняют головку пресса, вставляя между цилиндром и головкой кольцо длиной 100—200 мм, что способствует большему уплотнению массы; устанавливают зазор между корпусом пресса и лопастями шнека в пределах 2—3 мм; снижают частоту вращения шнека (не более 32 об/мин), что позволяет снизить прессовое давление; используют рыхлительные ножи в головке пресса, исключающие «заполированность» и увеличивающие сцепление поверхностей отдельных слоев.
При прессовании пустотелых камней на вакуум-прессе возможны выход неравномерно уплотненного бруса, появление слоистой структуры, выход бруса с разрывами, расходящимися в сторону, или вогнутыми. Выход неравномерно уплотненного бруса — следствие недостаточного вакуумирования массы, при котором воздух, оставшийся в массе, замедляет смачивание глинистых частиц водой, снижает формовочную способность глиняных масс, препятствует ее равномерному уплотнению. Появление слоистой структуры устраняют повышением влажности массы и введением большего количества отощающих добавок. Если движение глиняной массы по сечению мундштука неодинаково, то в брусе появляются разрывы, расходящиеся в сторону в случае опережения при движении средней части массы, и вогнутые, если движение средней части массы более медленное, чем периферийное. Для устранения разрывов, расходящихся в стороны, необходимо увеличить угол наклона стенок мундштука, что способствует ускорению движения глиняной массы в периферийной части, или увеличить толщину середины скобы кернодержателей. Вогнутых разрывов можно избежать, увеличивая уклон кернов или укорачивая их в средней части сечения в месте замедленного движения глиняной массы.
Нарушение правильной формы камня-сырца объясняется неправильной резкой или смещением резательного станка с оси пресса.
При полусухом способе прессования необходимо постоянно контролировать удельное давление прессования, размеры и форму изделия (2—3 раза в смену) и предел прочности сырца при изгибе (каждую смену).
При производстве кирпича полусухим прессованием в результате упругого расширения сырца после снятия давления и извлечения его из формы могут появиться трещины расслоения на боковых поверхностях, неравномерное уплотнение, разнотолщинность. Этого можно избежать, применяя прессы с двусторонним, многоступенчатым и длительным прессованием, снижением давления, использованием отощителей, а также порошка с возможно большей однородностью зерен по крупности, его вакуумированием.
В результате износа облицовки форм образуются заусенцы по краям сырца, а при недостаточном обогреве штампа и повышенной влажности порошка возможны вырывы на поверхности сырца вследствие прилипания массы к штампу и нижней матрице.
Брак при сушке керамического кирпича
Основное назначение сушки сырца — снижение его влажности, приобретение им прочности, достаточной для транспортирования в печь и последующего бездефектного обжига при минимально возможных затратах топлива и времени. Сырец, отформованный из пластичных масс с влажностью 18—26 % (в ряде случаев 14— 16 % при использовании жестких масс), высушивают до остаточной влажности 6—10 %, близкой к равновесной влажности. Чем пластичнее и дисперснее глина, тем выше ее гигроскопичность и равновесная влажность при прочих равных условиях. Пересушка сырца неэкономична; пересушенные изделия при перекладке их на обжиговые вагонетки вновь поглощают влагу из воздуха до равновесия с упругостью пара воздуха. При этом может произойти снижение прочности изделия из-за адсорбционного расклинивания частиц глины молекулами воды.
Сырец полусухого прессования с влажностью после формования 8—12 % обычно сушат до 1 %-ной влажности (плитки) и до 4—6 %-ной влажности (кирпич). Сушку сырца полусухого прессования в ряде случаев совмещают с процессом обжига их в печи. В тех случаях, когда изделие глазуруют по необожженному черепку, его сушат до остаточной влажности 0,2—1 %. Наиболее сложен и длителен процесс сушки сырца сложной конфигурации, получаемого из шликерной массы литьем в гипсовые формы (санитарно-техническая керамика).
Сушка представляет собой сложный теплофизический процесс, связанный с тепло- и массобменом между высушиваемым сырцом и окружающей средой. В процессе сушки происходит перемещение влаги внутри материала от центральных слоев к поверхности материала ^внутренняя диффузия) и испарение влаги с поверхности материала во внешнюю среду (внешняя диффузия). Интенсивность внутренней диффузии тем выше, чем больше градиент влажности, температуры и давления на поверхности и в центре изделия. Если температура материала в центре превышает температуру его поверхностных слоев (например, при сушке пароувлаж- ненного кирпича), то градиент температуры способствует процессу сушки, в противном случае он притормаживает продвижение влаги нз внутренних слоев к наружным. Градиент давления возникает в материале при перемешивании «зеркала испарения» влаги во внутренние слои, где создается избыточное давление водяных паров.
Интенсивность внешней диффузии тем выше, чем выше температура, скорость и ниже влажность теплоносителя. Несоответствие между внутренней и внешней диффузиями с опережением последней обусловливает перепад влагосодержания в изделии и соответствующий перепад усадочных деформаций: поверхностные слои высушиваются быстрее и имеют большую усадку, чем внутренние. Это приводит к возникновению в период сушки растягивающих напряжений в поверхностных слоях и сжимающих напряжений во внутренних и, в случае превышения предела прочности материала, — к появлению сушильных трещин в поверхностных слоях.
Усадочные деформации прекращаются, когда влажность массы снизится до критической, которая для пластичных глин составляет 10—20%, для каолинов — 25—30 %, при этом твердые частицы материала, перемещающиеся в процессе сушки под влиянием капиллярных сил, входят в соприкосновение между собой и дальнейшее их перемещение практически прекращается. Для кирпича пластического формования усадочные деформации незначительны при влажности 15—16 % и полностью прекращаются при влажности 10—12 %•
По достижении критической влажности начинается второй период сушки — период падающей скорости. В этот период во внутренних слоях вследствие продолжающегося процесса их сушки и появления «недопущен- ной» усадки возникают растягивающие напряжения, которые могут привести к появлению трещин внутри изделия. Второй период менее опасен в отношении образования трещин; его можно интенсифицировать, изменяя параметры теплоносителя.
Трещиностойкость высушиваемых изделий зависит от свойств материала и от режимных факторов. Повысить трещиностойкость изделий при сушке можно, увеличивая прочность и растяжимость сырца введением опилок, высокопластичных глин, добавок гипса и ПАВ; вакуумированием глины, повышая коэффициент влаго- проводности материала отощением массы и введением ПАВ; понижая усадку массы добавкой отощителей; увеличивая термодиффузию паровым увлажнением и прогревом глины, что приводит к повышению общей интенсивности внутренней диффузии; понижая коэффициент влагоотдачи орошением мундштука пресса влаго- задерживающими составами и применяя накатку сырца с уплотнением поверхностных слоев, что приводит к уменьшению интенсивности внешней диффузии; повышая парциальное давление водяных паров теплоносителя его циркуляцией.
Сушку керамических изделий производят в камерных сушилках периодического действия или в туннельных сушилках непрерывного действия. В качестве теплоносителя при сушке изделий грубой строительной керамики используют дымовые газы обжигательных печей, а также специальных топок. При сушке изделий тонкой керамики применяют горячий воздух, нагреваемый в калориферах. Современные камерные сушилки оборудованы выносными или встроенными в стены камер лопастными реверсивными вентиляторами для создания интенсивной циркуляции теплоносителя внутри камер. С целью повышения равномерности сушки применяют подачу теплоносителя в сушилку с помощью «ротамик- серов», устанавливаемых на пол внутри туннеля или камеры. Ротамиксер представляет собой медленно вращающийся конусообразный металлический кожух со щелями по образующей, соединенный через дроссель с нагнетающим вентилятором. Подача теплоносителя через ротамиксер обеспечивает интенсивную циркуляцию его в сушилке и повышает равномерность сушильного процесса, способствуя тем самым сокращению сроков сушки и повышению качества изделий.
Для производства керамических плиток различных видов вместо полочных конвейерных и туннельных сушилок с сушкой плиток в капселях в настоящее время применяют конвейерные радиационные и радиационно- конвективные сушилки с однорядной сушкой на роликовых, сетчатых или цепных конвейерах, позволяющие сократить срок сушки с 8—24 ч до 7—9 мин для облицовочных плиток и 30—50 мин для фасадных плиток и плиток для полов. Применение таких сушилок в комплексе с шликерным способом подготовки массы, получением порошка в башенных распылительных сушилках и однорядным обжигом в щелевых печах позволило создать поточно-автоматизированные конвейерные линии для изготовления плиток с различными источниками теплоснабжения и различной производительностью. Используются также однорядные щелевые сушилки с роликовыми конвейерами для изделий стеновой керамики.
Смотрите также:
Нагретый воздух, 350-400 С, отсасывается из обжиговой печи эксгаустром и подаётся в сушильную камеру.
Газы продуктов горения используются для сушки сравнительно реже, т.к. они действуют разрушающим образом на
производство грубой строительной керамики.
носятся печи для обжига керамики, извести, цементного клинке. ра, серного колчедана. д) Сушила, служащие для удаления влаги из материала или.
форм и стержней в литейных цехах, для сушки сырца в керами. ческой промышленности, для сушки дерева и малярные сушила.
Сушка печей. Прочность печной кладки во многом зависит от сушки. Сложив печь, надо открыть все дверцы, вьюшки, поддувала и оставить все в таком положении примерно на неделю (можно и больше).
Приготовление растворов, бетонов, кирпича-сырца. Бетоны. Глинобит.
Сушка кирпича. В работе 8 сушильных сараев обшей площадью 5650 кв. м. Во время загрузки сырца боковые щиты сушильных сараев должны быть закрыты.
Для создания свободных проходов и интенсификации сушки— сырца расстояние между клетками должно быть не меньше 60 см. В целях создания
Кладка печей.
производство грубой строительной керамики.
Естественная сушка — на открытом воздухе под навесом — производится очень редко, ее применяют при сушке сырца на старых
на выпуск пористо-пустотелой керамики повышенной пустотности производительность сушил и печей кирпичных заводов возрастает на 20. 25.
Печи для обжига кирпича бывают двух видов: периодического действия, в которых операции по загрузке, обжигу, охлаждению и разгрузке чередуются в зонах печи
В начальной стадии сушки, пока сырец не получил достаточной прочности, очень важно обеспечить правильный тепло-и.
Это затрудняет транспортирование изделий, кроме того, в процессе сушки происходит усадка изделий. Значительное уменьшение объема изделий при удалении из них влаги может привести к деформации или треску, а при быстром нагреве к взрывным разрушениям сырца.
Сушка кирпича-сырца. Кирпич-сырец содержит в себе от 25 до 45 % воды, для удаления которой он подвергается сушке перед обжигом. Просушивание может проводиться на открытом воздухе или под навесом (в «сарае»). Самый маленький процент брака получается во втором.
123365 (Модернизация производства керамического кирпича), страница 10
Описание файла
Документ из архива «Модернизация производства керамического кирпича», который расположен в категории «курсовые работы». Всё это находится в предмете «промышленность, производство» из раздела «Студенческие работы», которые можно найти в файловом архиве Студент. Не смотря на прямую связь этого архива с Студент, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе «курсовые/домашние работы», в предмете «промышленность, производство» в общих файлах.
Онлайн просмотр документа «123365»
Текст 10 страницы из документа «123365»
Для увлажнения глины используют пар низкого давления 0,05—0,07 МПа. Теоретически наиболее выгодно подавать для увлажнения сухой, насыщенный пар, но его транспортирование от котельной неминуемо сопровождается частичной конденсацией в паропроводах. Это снижает его греющую способность при увлажнении глины, так как 1 кг пара выделяет при конденсации 2500 кДж тепла, а 1 кг горячей воды при охлаждении выделяет всего лишь 210-250 кДж. Поэтому практически для увлажнения глины необходимо использовать пар, перегретый на 20-30.°С, который и предлагается использовать [2].
Формование изделий стеновой керамики в настоящее время производят на ленточных вакуумных шнековых прессах. Данное решение рационально и модернизация этого этапа не требуется.
Мероприятия по предотвращению брака при формовании по пластической схеме сводятся к увеличению прочности сырца, как основной причины образования дефектов из-за того, что обтекаемые воздухом наружные поверхности изделий сохнут быстрее. Влага по их сечению распределяется неравномерно и сокращение размеров элементов массы внутри образца для различных слоёв будут разные. Внешние участки достигают равновесной влажности к началу сушки и стабилизируются в размерах, а внутренние в последующем подвергаются усадочным деформациям. Возникающие при этом напряжения могут привести к появлению нежелательных трещин различного вида (свилеватых, S-образных и других). Для исключения этих дефектов необходимо обеспечить интенсификацию потока влаги изнутри материала снижение влагоотдачи от его поверхности. /**/.
С этой целью требуется выполнять следующие мероприятия для получения качественного кирпича-сырца при формовании:
— производить грамотный подбор состава шихты по параметру чувствительности;
— увлажнение производить паром;
— в эффективный кирпич вводить лузгу — 3%;
— рационально применять отощающие добавки при изготовлении всех изделий;
— орошать мундштук пресса специальными добавками (ПАВ, керосин);
— сопровождать в дальнейшем мягким режимом сушки.
Сушка сырца. Формовочная влажность изделии стеновой керамики находится в пределах 18-25%. Перед обжигом их необходимо высушить до максимального содержания влаги не более 5%. Процесс сушки необходимо провести по оптимальному режиму, под которым понимают сочетание возможно малой его длительности, минимальных затрат энергии и высокого качества полуфабриката — отсутствие коробления, трещин и скрытых напряжений, могущих обусловить появление трещин в обжиге. Процесс сушки происходит в три этапа: сначала влага в жидкой фазе перемещается внутри изделия к поверхности испарения (внутренняя диффузия), затем она испаряется, и водяные пары поглощаются окружающим воздухом или газами (внешняя диффузия).
Для повышения трещиностойкости в сушке изделий стеновой керамики применяют следующие мероприятия [2]:
1) паровое увлажнение глины. Оно сокращает длительность сушки сформованного изделия. Эффект парового увлажнения заключается в предотвращении конденсации влаги в начальный момент сушки. В проекте предусмотрено увлажнение паром в две стадии: на бегунах мокрого помола и в шихтозапаснике, а также резервное – на формовочном прессе, где интегрирована функция ввода добавок (ПАВ или керосин).
2) добавка лузги является одним из наиболее эффективных средств повышения трещиностойкости кирпича-сырца в сушке. Её благоприятное влияние, по-видимому, объясняется их армирующим действием, поскольку длина частиц больше, чем длина глинистых минералов.
3) вакуумирование глины обусловливает возрастание ее прочности и растяжимости, что дает возможность применять более «жесткие» режимы, ускоряющие процесс сушки, хотя коэффициент диффузии уменьшается;
4) добавка среднезернистых отощающих добавок с модулем крупности Мк=2 (брак из сушки, крупный песок) актуальна для повышения трещиностойкости кирпича-сырца в сушке и при формовании, так как данная мера улучшает влагообменные процессы с окружающей средой.
5) орошение мундштука влагозадерживающими составами с добавками ПАВ понижает коэффициент влагоотдачи, снижая далее тем самым величину перепадов влагосодержания в толще бруса.
В технологии керамических изделий обжиг является завершающей и наиболее ответственной стадией их изготовления. В процессе обжига формируются наиболее важные свойства керамического материала, определяющие его техническую ценность — прочность при сжатии и изгибе, плотность, водостойкость, морозостойкость и т.д. Пороки обжига являются необратимыми дефектами изделий. Они не поддаются последующему устранению и потому в большинстве случаев дефекты обжига определяют качество готовой продукции – его сортность и количество брака. Важнейшим результатом взаимодействия различных компоненте керамической массы при ее обжиге является процесс спекания, формирующий свойства керамического черепка Спекание керамических масс может происходить под воздействием нескольких процессов: цементирующего действия эвтектических реакций в твердой фазе и кристаллизации различных новообразований. Жидкостное спекание является при обжиге керамических масс наиболее важным процессом, обусловливающим придание камнеподобных свойств керамическим изделиям. Образование жидкой фазы, то есть стекловидных расплавов, в обжигаемых изделиях начинается уже с температуры порядка 700 о С и в последующем интенсивно развивается по мере возрастания температуры обжига. Стекловидные расплавы, по образному выражению акад. А.А. Байкова, являются «цементами высоких температур», которые склеивают в единый монолит отдельные зерна керамической массы. С образованием стекловидных расплавов в них начинают действовать, как и во всякой жидкости, силы поверхностного натяжения, в результате чего отдельные зерна массы сближаются, обусловливая огневую усадку изделий. Образовавшийся стекловидный расплав разъедает зерна более тугоплавких компонентов, вовлекая, таким образом, новые порции твердого вещества в расплав. По мере увеличения количества стекловидного расплава керамическая масса начинает размягчаться, не теряя способности сохранять форму, приданную ранее изделию. Это состояние соответствует понятию пиропластического состояния керамической массы, но не следует доводить до пережога. Наиболее важным кристаллическим новообразованием при обжиге керамических масс является муллит, который играет роль микроарматуры.
Восстановительная газовая среда резко интенсифицирует процессы спекания и понижает их начало на 100— 150°. Аналогичным образом действует, и среда водяного пара при обжиге изделий стеновой керамики из легкоплавких глин. Восстановительная среда способствует разложению глинистых минералов и карбонатов, повышает активность освободившихся окислов и создает благоприятные условия для протекания твердофазовых реакций.
Комбинированный обжиг при низких температурах в восстановительной, а при высоких – в окислительной среде повышает механическую прочность и морозостойкость изделий. Для предотвращения возникновения в изделиях напряжений при охлаждении в результате перехода материала из пиропластического состояния в хрупкое, требуется контролируемое снижение температуры по наиболее щадящему режиму особенно в интервале 600-550° С.
Весь процесс обжига можно разделить на три периода:
нагрев до конечной температуры;
выдержка при максимальной температуре;
Начальный участок температурной кривой следует растягивать во времени по мере возрастания влажности сырца, поступающего в обжиг. Давление водяных паров внутри нагреваемого изделия достигает значительных величин уже при температуре 70°С и прогрессирующе возрастает с повышением температуры. Если скорость парообразования внутри материала будет опережать скорость фильтрации паров через его толщу, то возникающее при этом давление водяных паров внутри материала может привести к появлению в изделии дефектов.
Опасным в этом отношении следует считать процесс нагрева на участке температурной кривой от ее начала до 250°С, так как удаление физически связанной воды может привести к аналогичным последействиям [2].
При температурах дегидратации глины черепок является пористым, однако его фильтрационная способность при этом ограничена и чрезмерное форсирование нагрева изделия в этот период, как показали исследования НИИСтройкерамики, может привести к его взрыву, что особенно характерно для скоростных режимов обжига. Следовательно, в проекте разумно назначить срок обжига – 36 часов.
Выгорание органических компонентов шихты, а также диссоциация карбонатов и других соединений, выделяющих летучие газы, должны заканчиваться до начала интенсивного спекания черепка во избежание его вспучивания и разрывов. Максимальная скорость выгорания наступает обычно при температуре на 50-100°С меньшей конечной температуры обжига. Скорость повышения температуры в период интенсивной усадки для масс, у которых в этот период возникают разрушающие напряжения, необходимо подбирать с таким расчетом, чтобы они не приводили к появлению трещин в обжигаемом изделии. В остальных случаях нужно руководствоваться соображением, согласно которому скорость нагрева не должна вызывать большого небаланса в интенсивностях внешнего и внутреннего теплообмена. Длительность выдержки изделий при конечной температуре зависит от размеров изделия, требуемой степени водопоглощения черепка, и её подбирают опытным путем. При охлаждении изделий необходимо замедлять процесс при температурах перехода материала из пиропластического в хрупкое состояние и при температурах модификационных превращений кварца (575°С) [2].
Рекомендуемый режим сушки приведён в таблице 22.
Таблица 22 – Режим сушки
Наименование показателя и единица измерения
способ контроля сушки керамических изделий
Изобретение относится к области техники, связанной с обжигом природных материалов и изделий из них, и может быть использовано при производстве строительных материалов, в частности керамических кирпичей. Способ контроля сушки керамических изделий предусматривает определение скорости и температуры теплоносителя, определение места нахождения тележек с керамическими изделиями в сушильной печи и визуальное выявление дефектов в изделиях. Данные о тележках с дефектными изделиями передают в компьютер для последующего контроля за движением таких тележек по сушильной печи. При выявлении дефектов в изделиях скорость и/или температуру теплоносителя в сушильной печи изменяют, а за выявленными дефектами в изделиях осуществляют визуальный и/или инструментальный контроль. Изобретение должно обеспечить сокращение времени контроля обслуживающим персоналом качества сушки керамических изделий. 3 з.п. ф-лы.
Формула изобретения
1. Способ контроля сушки керамических изделий, предусматривающий определение скорости и температуры теплоносителя, определение места нахождения тележек с керамическими изделиями в сушильной печи, визуальное выявление дефектов в изделиях и передачу данных о тележках с дефектными изделиями в компьютер для последующего контроля за движением таких тележек по сушильной печи, причем при выявлении дефектов в изделиях скорость и/или температуру теплоносителя в сушильной печи изменяют, а за выявленными дефектами в изделиях осуществляют визуальный и/или инструментальный контроль.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в случае дальнейшего прекращения роста первоначально выявленных дефектов скорость и температуру теплоносителя поддерживают в режиме, установленном после выявления дефектов.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в случае дальнейшего роста первоначально выявленных дефектов в изделиях изделия с такими дефектами изымают после выхода контролируемой тележки из сушильной печи.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что изъятые бракованные изделия подвергают анализу на предмет выявления нарушений в процессах предшествовавшего приготовления компонентов сырца и пластического формования изделий и вносят изменения в эти процессы.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области техники, связанной с обжигом природных материалов и изделий из них, и может быть использовано при производстве строительных материалов, в частности керамических кирпичей.
Известен способ контроля сушки керамических изделий, при котором постоянно отслеживают и заносят в запоминающее устройство данные об изменении массы изделий (авт. свид. SU №1195165, 1985 г.). По достижении заданных значений контролируемого параметра дается команда на выгрузку изделий из сушильного устройства.
Известен способ сушки керамических изделий, при котором контроль за процессом ведется по температуре и влажности воздуха в сушильных камерах (патент RU №2255860, 2005 г.). Способ позволяет регулировать скорость сушки кирпича.
В способе сушки кирпича по патенту US 4711038, 1987 г. процесс осуществляют по мере движения вагонеток с кирпичом последовательно через несколько сушильных камер. Система контроля позволяет регулировать параметры сушки раздельно в разных сушильных камерах применительно к каждой отдельной загрузке кирпичей.
Однако каждый из упомянутых способов позволяет контролировать только завершение или промежуточные стадии процесса сушки по мере уменьшения содержания влаги в высушиваемом кирпиче. Образование трещин, выкрашивание и иные механические разрушения в кирпичах перечисленные методы не выявляют, что не позволяет своевременно выводить из дальнейшего процесса бракованные изделия (кирпичи) и менять режим сушки или режим приготовления компонентов сырца и собственно формования при обнаружении брака в изделиях.
Прототипом изобретения является способ сушки и контроля керамических изделий (Кашкаев И.С., Шейнман Е.Ш. Производство керамического кирпича: Учебник для подгот. рабочих на пр-ве. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. шк, 1983. — 223 с., ил.), который предусматривает после введения керамических изделий на тележке в сушильную печь и начала процесса сушки визуальный и выборочный инструментальный контроль керамических изделий. При этом визуальный контроль за состоянием изделий ведется непосредственно персоналом в сушильной камере, по крайней мере, в не самых горячих ее зонах.
Длительность процесса сушки значительно превышает время одной рабочей смены для обслуживающего персонала. При выявлении в изделиях небольших дефектов, не являющихся браком, одна смена персонала не может проследить за дальнейшим состоянием изделий и возможным развитием дефектов до состояния брака. Кроме того, в процессе сушки тележки с изделиями постепенно перемещаются по сушильной печи, а избирательное извлечение бракованных изделий из тележек до их выхода из сушильной печи практически невозможно.
Известный способ контроля качества изделий не позволяет сократить время нахождения персонала в сушильной камере и, тем более, исключить совсем необходимость присутствия работников в сушильной камере. Не обеспечивается и минимизация брака за счет изменения параметров сушки изделий в зависимости от результатов контроля развития выявленных дефектов в керамических изделиях.
Керамические изделия относятся к капиллярно-пористым телам, в которых тепломассообмен между сушильным агентом и изделием протекает по достаточно сложным закономерностям. Одна из них заключается в том, что весь период сушки делится на три участка: период прогрева, период постоянной и падающей скорости сушки. При сушке керамических изделий на них могут появляться дефекты, которые возникают как при нарушении технологических режимов самого процесса сушки, так и в результате нарушения технологии предыдущих стадий переработки.
Задачей изобретения является сокращение времени контроля обслуживающим персоналом качества сушки керамических изделий.
Поставленная задача решается за счет того, что способ контроля сушки керамических изделий предусматривает определение скорости и температуры теплоносителя, определение места нахождения тележек с керамическими изделиями в сушильной печи и визуальное выявление дефектов в изделиях. Данные о тележках с дефектными изделиями передают в компьютер для последующего отслеживания движения таких тележек по сушильной печи. При выявлении дефектов в изделиях скорость и/или температуру теплоносителя в сушильной печи изменяют, а за выявленными дефектами в изделиях осуществляют визуальный и/или инструментальный контроль.
Если выявленные дефекты в изделиях не относятся к недопустимым, но в процессе дальнейшей сушки могут увеличиться и привести к браку, режим сушки смягчают, уменьшая скорость и температуру теплоносителя. В случае дальнейшего прекращения роста первоначально выявленных дефектов, скорость и температуру теплоносителя поддерживают в режиме, установленном после выявления дефектов. При этом время сушки несколько возрастает, но удается избежать брака изделий.
В случае дальнейшего роста первоначально выявленных дефектов в изделиях, изделия с такими дефектами изымают после выхода контролируемой тележки из сушильной печи. Изъятые бракованные изделия подвергают анализу для выявления нарушений в процессах предшествовавшего приготовления компонентов сырца и пластического формования изделий и вносят изменения в эти процессы.
Если визуально выявленные дефекты в отдельных партиях изделий уже на начальном этапе сушки свидетельствуют о браке в этих партиях, то интенсивность процесса дальнейшей сушки всех изделий, находящихся в сушильной печи, может быть увеличена. Это позволяет сократить время сушки и быстрее вывести бракованные керамические изделия из печи и из дальнейшего процесса.
Технический результат заявленного изобретения заключается в обеспечении минимального времени нахождения персонала в сушильной камере, а также в обеспечении минимального брака при сушке за счет изменения параметров сушки изделий в зависимости от результатов контроля развития дефекта в отмеченном керамическом изделии.
Работник каждой смены дистанционно или непосредственно в печи контролирует изделия, а именно осуществляет выборочный инструментальный контроль керамических изделий. Например, проверяет длину, толщину и высоту одного изделия с тележки, поступившей в сушильную печь в его смену. Заносит информацию о результатах контроля в компьютер во время своей смены или при передаче смены. Информацию заносят в компьютер с отметкой о местонахождении керамического изделия с дефектом, который может привести к браку во время дальнейшей сушки. Последующие смены рабочих контролируют отмеченное ранее керамическое изделие с дефектом, вносят изменения в режим сушки. Поступают следующим образом: при обнаружении трещин, например, делается вывод, что скорость испарения влаги из изделия чересчур велика. Для уменьшения скорости испарения необходимо уменьшить разность температур изделия и обдуваемого газа. Это достигается за счет уменьшения температуры в печи и/или за счет уменьшения скорости обдувания изделия горячим воздухом, а также за счет увеличения времени нахождения изделий в печи. При дальнейшем контроле изделия с дефектом и обнаружении, что дефект развился до брака, заносят информацию в компьютер о браке отмеченного ранее керамического изделия с дефектом. После вывода тележки с бракованным изделием из печи бракованное изделие изымают с тележки и отправляют на переработку.
На экране монитора отражается вся схема сушильной печи с расстановкой тележек с изделиями (кирпичами), количество тележек в натуральном количественном выражении, находящихся в канале, на запасных путях на входе и на выходе из канала. Каждая контролируемая тележка выделяется своим цветом. В начале смены (по времени начала смены) автоматически срабатывает цветовой индикатор работающей смены. Сформованные тележки отражаются на экране монитора условным цветным значком прямоугольной формы. Сформованные сменой тележки направляются с нулевого пути с помощью трансферкара в канал сушильной печи. Одновременно трансферкар выхода забирает из канала сушильной печи одну тележку и выводит ее на путь разгрузки и удаления брака. Затем цикл повторяется.
В способе не ведется постоянный контроль всех тележек и всех кирпичей, находящихся в сушильной печи. Это сокращает время нахождения персонала в сушильной печи. Контролируется входящая тележка, обнаруживается дефектный кирпич и затем контролируют развитие его дефекта в процессе сушки. Изменяют параметры в сушильной печи (температуру, скорость обдува, время нахождения керамических изделий в сушильной печи). Изменением параметров добиваются уменьшения брака при сушке.
В качестве теплоносителя и сушильного агента используют горячий воздух из зоны охлаждения обжиговой печи или из межсводового пространства обжиговой печи, разбавляя его наружным воздухом. Горячий воздух подают в нагнетательные каналы, расположенные на своде сушильной печи и далее через отверстия в своде (или форсунки) распределяют воздух по длине канала. Подачу горячего воздуха и отсос насыщенного влагой отработанного воздуха осуществляют с помощью приточно-вытяжной вентиляции.
Способ апробирован на практике на кирпичном заводе «Сибирский элемент» в городе Красноярске. В результате наполовину сократилось время нахождения персонала в сушильной печи в процессе контроля качества кирпича; более чем на треть снизился брак по сравнению с технологией, когда процесс и параметры сушки были фиксированы.
Примеры осуществления способа согласно изобретению.
Пример 1. В непрерывно работающую сушильную печь последовательно подавали тележки с керамическими изделиями, для которых технологические операции приготовления компонентов сырца и пластического формования изделий осуществлялись тремя разными сменами (А, Б и В) обслуживающего персонала. На каждой из тележек находились изделия, подготовленные для сушки одной сменой рабочих (изделия из одной партии). Местонахождение каждой из тележек в сушильной печи отслеживалось компьютером, при этом тележки с изделиями, подготовленными разными сменами рабочих (изделия из разных партий), отмечались разными обозначениями, например разным цветом на экране монитора. Тележки с изделиями из одной партии обозначались одинаковым цветом.
Режим работы сушильной печи был установлен на температуру теплоносителя (горячего воздуха) в средней части печи, равную 90°С; скорость теплоносителя 5 м/с, что соответствовало среднему времени пребывания изделия в сушильной камере 60 часов.
На двух тележках с изделиями, подготовленными сменами А и В, на начальном этапе сушки были выявлены поверхностные растрескивания минимальных линейных размеров, не относящиеся к категории брака по инструментальным измерениям длины и глубины трещин. Данные о тележках с дефектными изделиями были внесены в компьютер для последующего автоматического контроля за движением этих тележек по сушильной печи. Режим работы сушильной печи был смягчен: температура теплоносителя была понижена до 80°С; скорость обдува — до 4 м/с, что соответствовало среднему времени пребывания изделия в сушильной камере 65 часов.
При дальнейшем контроле за отмеченными тележками с изделиями установлено, что выявленное первоначально растрескивание изделий, подготовленных сменой А, в последствие не увеличивалось, и эта партия изделий прошла сушку без брака. Инструментальные измерения показали, что размеры поверхностных трещин не выходят за допустимые пределы.
Дефекты в изделиях, подготовленных сменой В, выросли до неприемлемых, несмотря на смягчение режима сушки. После выхода тележки с такими изделиями из сушильной печи они были отбракованы и направлены на анализ. В результате анализа установлено, что при приготовлении компонентов сырца компоненты оказались недостаточно равномерно перемешанными. Это привело к неравномерному высушиванию разных участков изделия, разрушающим деформациям и браку конечной продукции.
В технологическую операцию перемешивания компонентов сырца были внесены соответствующие изменения, что позволило снизить в дальнейшем процент брака с 18% до 10%.
Пример 2. После первых трех часов пребывания в сушильной печи (температура теплоносителя 65°С; скорость 9 м/с) на тележках с керамическими изделиями, подготовленными сменой Г, были выявлены изделия с раскрошившимися и осыпавшимися участками поверхности. Площадь и глубина обнаруженных дефектов были недопустимыми, что означало брак в данной партии изделий.
Изделия из других партий видимых дефектов в процессе сушки не обнаруживали. Местонахождение тележек с бракованными изделиями в сушильной печи отслеживалось компьютером, при этом для сокращения времени пребывания бракованных изделий в печи режим сушки был изменен на более жесткий (температура теплоносителя 85°С; скорость 10 м/с). Тележки с изделиями, подготовленными разными сменами рабочих, как и в предыдущем примере, отмечались разным цветом на экране монитора.
Сразу после выхода из сушильной печи отмеченных тележек с бракованными изделиями они были изъяты и направлены на анализ. Установлено, что компоненты сырца были измельчены неравномерно и содержали большое количество слишком крупных частиц.
В технологическую операцию измельчения компонентов сырца были внесены изменения, что позволило еще больше снизить процент брака (до 7%).
