Разработка технологической линии по изготовлению керамического умывальника литьевого формования, применяемые материалы. Анализ производственных процессов по приготовлению прессового шликера, формованию, сушке, обжигу и глазировке керамического изделия.
Представлена технологическая схема по производству керамического умывальника литьевым способом, охарактеризован состав, основные свойства и область применения, обоснован выбор и охарактеризованы сырьевые материалы. Керамические умывальники предназначены для оборудования санитарных узлов жилых, общественных, промышленных зданий, а также на речных и морских судах и железнодорожных вагонах [1]. Керамический умывальник изготовляют из фаянсовых масс методом литья в гипсовых формах с последующей сушкой и обжигом. Технологическая схема производства состоит из следующих стадий: добыча, доставка сырьевых материалов, получение шликера, формование, сушки, глазурование, обжиг в туннельных печах, получение готового изделия. Вещественный состав керамического умывальника состоит из беложгущихся огнеупорных глин, каолина, кварцевого песка и полевого шпата.
Введение
В современном мире в строительстве очень широко применяются керамические материалы и изделия. Это обусловлено большой прочностью, значительной долговечностью, декоративностью многих видов керамики, а также распространенностью в природе сырьевых материалов.
Происхождение самого слова «керамика» имеет несколько версий. Согласно одной из них оно происходит от греческого слова «керамейя», что означало в древнее время искусство изготовления изделий из глины. В связи с этим под технологией керамики длительное время понимали науку о методах производства из глинистого сырья изделий с заданными свойствами. Но за последние годы это понятие получило более широкое толкование. Дело в том, что для керамической технологии типичны определенные производственные приемы: формование из сырьевых материалов изделий, их сушка и обжиг для придания им камнеподобных свойств. Эти приемы в последнее время нашли распространение в производстве изделий также из другого минерального (не глинистого) сырья. И понятие технологии керамики получило толкование как науки о методах производства изделий из минерального сырья путем их формования, сушки и придания им камнеподобных свойств посредством спекания при высоких температурах. Более того, методы керамической технологии получили применение для изготовления некоторых деталей из металлических порошков, в связи с чем порошковую металлургию именуют часто также металлокерамикой [1].
В технологии керамики изучаются методы механической и тепловой обработки сырья и изделий, а также происходящие в них при этом процессы. Поэтому основы физической химии силикатов, механическое и теплотехническое оборудование предприятий керамической промышленности являются основными опорными дисциплинами для изучения технологии керамики.
Глины всегда в истории человечества были и являются одним из основных видов строительных материалов. Вначале 8000 лет до н.э. глины применялись в необожженном виде для глинобитного строительства и изготовления саманного и сырцового кирпича. 3500 лет до н.э. отмечается начало применения керамического кирпича, а 1000 лет до н.э. глазурованного кирпича и черепицы. С середины первого тысячелетия в Китае начинается производство изделий из фарфора. В России первый кирпичный завод был построен в Москве в 1475 г., а в 1744 году в Петербурге начал работать первый фарфоровый завод. В конце XVIII - середине XIX в. бурное развитие металлургической, химической и электротехнической промышленности привело к развитию производства огнеупорной, кислотоупорной, электроизоляционной керамики и плиток для полов.
С начала текущего столетия получило развитие производство эффективного кирпича и пустотелых камней для возведения стен и перекрытий, а также керамических плиток для внутренней и наружной отделки и санитарно-технических изделий. В последнее время получило распространение производство специальной керамики с уникальными свойствами для нужд ядерной энергетики, машиностроения, электронной, ракетной и других отраслей промышленности. Большой практический интерес имеют керметы, состоящие из металлической и керамической частей. В России начало производства керамических изделий относится к очень давним временам. Древние соборы во Владимире, Киеве и Новгороде украшены настенными деталями, служащими образцами древнерусского гончарного производства. Состав белой эмалевой поливы был известен в России раньше, чем в других европейских странах. Основоположники нашей науки - М.В. Ломоносов, Д.И. Менделеев, а также крупные ученые-керамики Д.И. Виноградов, акад. Е.И. Орлов, профессора Я.А. Соколов, Б.С. Швецов и многие другие внесли свой вклад в развитие керамической промышленности. С первых лет Советской власти большое внимание стало уделяться изучению технологии керамических изделий. В 1919 г. были созданы Государственный аучно-исследовательский керамический институт в Петрограде и Институт силикатов в Москве. Большая заслуга в разработке научных основ керамической технологии принадлежит Герою Социалистического Труда академику АН УССР П.П. Будникову.
Несмотря на большое разнообразие, керамические материалы имеют много общих признаков, в соответствии с которыми их можно классифицировать по ряду признаков [2].
По конструктивному назначению керамические изделия подразделяют: Декоративно-художественные, стеновые (кирпич, камни, блоки, панели), кровельные (черепица), фасадные, для внутренней облицовки, для устройства полов, трубы керамические (дренажные и канализационные), теплоизоляционные, огнеупорные, пористые заполнители (керамзит, аглопорит, термолит ), кислотоупорные (кирпич и трубы, фасонные изделия), санитарно-технические
Санитарно-технические изделия предназначены для санитарно-гигиенического и хозяйственного применения и представлены умывальниками, унитазами, смывными бачками, писсуарами, и другими изделиями, которые устанавливают в санитарных узлах жилых, общественных, и промышленных зданий и различных обьектов [3].
Керамический умывальник - умывальник изготовленный из фарфоровых, полуфарфоровых и фаянсовых масс методом литья в гипсовых формах с последующей сушкой и обжигом.
1. Основная часть
1.1 Номенклатура выпускаемой продукции
Керамические умывальники изготавливают двух конструкций: с переливом и без перелива; последние получили наибольшее распространение [4].
В настоящее время промышленность выпускает умывальники следующих типов: · Умывальники со спинкой без перелива (ГОСТ 752-51).
· Умывальники с утолщенными бортами (ГОСТ 4550-51) без спинки
· Умывальники отличающиеся формой и размерами: · Полукруглый (ГОСТ 7288-60)
· Прямоугольный без спинки (ГОСТ 4550-60)
· Прямоугольный со спинкой (ГОСТ 752-60)
· Угловой (ГОСТ 754-47)
В данном курсовом проекте был выбран керамический умывальник полукруглой формы (ГОСТ 7288-60)
Умывальники без перелива используют только при умывании под проточной водой, уходящей через выпуск в канализацию[4].
Умывальники с переливом могут быть использованы в качестве тазов.
Перелив через отверстие, устраиваемое в верхней части чаши, которое соединяется с канализационной трубой ниже пробки выпуска для удаления избытка воды. Расположение и размеры отверстий для выпуска устанавливают в соответствии с ГОСТ 8447-57.
К санитарно - техническим изделиям предъявляются следующие требования (ГОСТ 10547-63).
Форма, тип, основные размеры и допускаемые отклонения от них должны соответствовать действующим стандартам на данные изделия или техническим условиям. В зависимости от показателей внешнего вида изделия подразделяются на I, II, III сорта.
Изделия должны быть хорошо обожжены, иметь правильную форму, без искривлений, прогибов, выпуклостей, и трещин. При постукивании деревянным молотком издавать чистый не дребезжащий звук. Цвет глазури обожженных изделий должен быть белый, блестящий [3].
Глазурное покрытие должно быть выполнено равномерно, без пропусков. При покрытии изделий белой глазурью белизна ее по фотометру должна быть не ниже 65% для изделий I и II сортов и 60% для изделий III сорта.
Кроме того изделия должны быть устойчивы против образования цека и выдерживать испытания на термическую стойкость.
Таблица 1- Номенклатура выпускаемой продукции
Наименование Марка (типоразмер) Размер, мм Масса изделия, кг Примечание
Длина, мм Ширина, мм Высота, мм
Керамический умывальник Полукруглой формы ГОСТ 7288-60 650 550 190 15 Водопоглащение-12% Механическая прочность-1,50 КН(кгс) Литьевой способ производства
1.2 Области применения продукции
Изделия санитарно-технической керамики предназначены для оборудования санитарных узлов жилых, общественных, промышленных зданий, а также на речных и морских судах и железнодорожных вагонах [3].
1.3 Технологическая часть
1.3.1 Обоснование выбора и характеристика сырьевых материалов
Многие сырьевые материалы, применяемые в производстве изделий строительной керамики, можно объединить в четыре основные группы-пластичные, отощающие, плавни и специальные добавки (в производстве глазурей) [3].
Для производства санитарных изделий используют пластичные глины, каолины, кварц-полевошпатовые материалы.
В качестве основных сырьевых материалов используют огнеупорные глины ДН-1, ДН-2, ВГО-1, ВГО-2 и ФК-1;
Глина огнеупорная-землистая обломочная горная порода осадочного происхождения, которая состоит в основном из высокодисперсных гидроалюмосиликатов, при смешивании с водой дает пластичное тесто, сохраняющее при высыхании форму, и приобретает после обжига прочность камня. Глина огнеупорная имеет сложный химический состав: она включает в себя Si02-52,34% А1203-15,29% CAO-0,49% MGO-0,24% К20-0,31% Na20-0,17%. Технические характеристики глины: содержание влаги не более 5 %, огнеупорность составляет от 1530 до 1830 °С, в зависимости от состава, водопоглощение-7,8%, средний размер зерна-1,9 мм. Важнейшими физико-керамическими свойствами огнеупорных глин являются пластичность и связность, воздушная и огневая усадка, спекаемость огнеупорность. Наиболее характерным свойством огнеупорных глин является пластичность. Этим свойством называют способность увлажненных глин под действием незначительных внешних усилий изменять свою форму без появления трещин и сохранять ее в статическом состоянии.
Огнеупорность-свойство противостоять, не расплавляясь, воздействию высоких температур. Огнеупорная глина имеет показатель огнеупорности выше1580°. Указанная способность достигается за счет малого содержания примесей в глине. Такие глины используют для производства фарфора, фаянса и огнеупорных изделий. Огнеупорная глина обычно имеет белый или серо-белый цвет. В ее состав входят каолинит и гидрослюды. Такие глины используют для производства огнеупорного кирпича и других жаропрочных изделий. Огнеупорные глины должны выдерживать при обжиге температуру не менее 1580 градусов. После обжига изделия из данной глины становятся непроницаемыми для воды [2].
ВР = СР • n •КИСП , (1)
Каолины - продукты разложения и выветривания в основном полевошпатовых горных пород, состоящие преимущественно из каолинита и каолинитовой группы. В соответствии с ГОСТ 21286-82 каолин, обогащенный для производства санитарных керамических изделий КС-1, должен содержать не менее 35% Al2O3, не более 2% Fe2O3 TIO2 и 0,9% CAO , PH должен быть не более 9,5. Остаток на сите №0063 должен быть не более 0,6% [3] Кварцевый песок - материал, получаемый дроблением и рассевом молочно-белого кварца. В сравнении с песками естественного происхождения этот материал выгодно отличается мономинеральностью, однородностью, высокой межзерновой пористостью, а, следовательно - грязеемкостью. Его сорбционная способность позволяет удалять из воды окисленные железо и марганец. Обладает высокой стойкостью к механическим, химическим, атмосферным воздействиям. Кварцевый песок вводят в состав масс для уменьшения воздушной усадки изделия и улучшения сушки. В соответствии с требованиями ГОСТ 7031 -75 кварцевый песок , выпускают марок ПК-95 и ПК-93. Полевые шпаты - важнейшее семейство породообразующих минералов; слагают примерно 60% объема земной коры (до 50% ее массы). Полевые шпаты являются алюмосиликатами калия, натрия, кальция. Применяют для повышения степени спекания глины и температуры спекания. Сырьевые материалы не должны содержать в значительных количествах примесей окислов железа в пересчете на Fe2O3-в глинах не более 1,6% , каолинах мокрого и сухого обогащения не более 0,5%, в полевых шпатах не более 0,2% , в кварцевых материалах 0,2-0,3% [4].
1.3.2 Выбор состава и расчет сырьевой массы
Характеристики сырьевых масс представлены в виде таблиц и подобраны в литературе [4].
Таблица 2 - Состав типовых масс для производства керамического умывальника, %
Материал Фаянс
Каолин 16
Глина 12
Кварцевый песок 29,5
Таблица 3 - Химический состав типовых масс для производства керамического умывальника, %
Тип массы SIO2 Al2O3 Fe2O3 CAO MGO К2O Na2O ппп сумма
Таблица 4 - Технологические характеристики масс и глазурей, %
Параметры Масса Глазурь
Тонкость помола - остаток на сите 10000 отв/ , % Фаянс 8-12 0,1-0,2
Влажность, % 31-32 -
Плотность г/ , 1,65-1,75 При распылении 1,68-1,72
1.4 Технологическая схема производства
1.4.1 Обоснование выбора способа производства и технологической схемы
Санитарно - технические изделия изготавливают способом литья из шликера и в очень редких случаях способом пластического прессования. Шликер приготавливается из масс, которые должны обеспечивать: а)хорошие литейные свойства (текучесть, фильтрационная способность) б)допустимую величину усадки изделий при литье во избежание растрескивания;
г)соответствие коэффициентов расширения черепка и глазури [4].
1.4.2 Структура и режим работы предприятия
Структура предприятия во многом зависит от вида выпускаемой продукции.
Типичными подразделениями предприятия при производстве керамического умывальника являются: - склады сырьевых материалов (нормативный запас сырья 2 - 10 суток);
Режим работы для предприятия, цехов и агрегатов устанавливается исходя из необходимости достижения наибольшей производительности труда. Он является исходным материалом для расчета технологического оборудования, потоков сырья, производственных площадей и штатного состава работающих. Режим работы выбирается в соответствии с режимом оборудования и характеризуется количеством рабочих дней в году, количеством рабочих смен в сутки и продолжительностью рабочей смены [5]. Годовой фонд рабочего времени рассчитывают по формуле: ВР = СР • n •КИСП , (2) где СР - расчетное количество рабочих дней в году, сут;
n - количество рабочих часов в сутки, ч;
КИСП - коэффициент использования оборудования; принимают равным 0,8 - 0,95 , отражает время затраченное на остановочные ремонты оборудования и вынужденные простои.
Принятый режим работы предприятия представлен в виде таблицы 2.
Таблица 2 - Режим работы предприятия
Наименование цеха, отделения, передела Количество рабочих дней в году, Ср, сут Количество смен в сутки Продолжител. Рабочей недели, сут Коэффициент использования оборудования, Кисп Годовой фонд рабочего времени, Вр, ч
Карьеры, дробильное отделения и цехи 299 2 5 0,85 3049,8
Цехи с обжиговыми агрегатами 365 3 7 0,95 8322
Вспомогательные цехи 299 2 5 0,8 2870,4
Обслуживающие цехи 248 2 5 0,8 2380,8
Склады сырья 365 3 7 0,95 8322
1.4.3 Описание технологической схемы
Приготовление шликерной массы
Для изготовления керамического умывальника литьевым методом принята шликерная технология приготовления массы .
Приготавливаемая масса много компонентна, каждый из компонентов выполняет вполне определенную роль на стадии оформления изделия и на стадии его термической обработки. Одни из них не требуют предварительной подготовки и обработки, а другие требуют значительной переработки.
Каолин чаще всего требует просева через сито со стороной отверстия 8-10мм.
Глины рыхлятся до кусков не более 100 мм в поперечнике и по возможности освобождаются от вредных примесей-железистых, карбонатных, органических и др.
Кварцевый песок, получаемый при обогащении каолина, также просеивается через сито 8-10мм.Остатки каолина, содержащиеся в отходах должны учитываться при расчете шихты или отмыты от них, после чего кварцевый материал просушивается [4].
Полевой шпат и пегматит обжигают при температуре 850-950°С промывают и подвергают сортировке, в процессе которой отбирают включения слюды, железа и отделяют крупные куски кварца, идущие на приготовление глазури. После сортировки полевой шпат и пегматит размалывают на бегунах с гранитными катками и подом, просеивают, через сито - бурат с 64-81отв/см2 и подвергают магнитной сепарации для отделения железистых включений. Если вода очень жесткая и содержит много растворимых солей, то ее смягчают в специальных установках.
По способу приготовления шликера различают два вида - беспрессовый и прессовый (с использованием рамного фильтр-пресса).
Приготовление прессового шликера сложнее и дороже чем беспрессовый, и кроме того, при этом требуются большие производственные площади.
Поэтому в курсовом проекте приготовление шликера выполнен по беспрессовому способу.
Приготовление беспрессового шликера из указанных материалов приводится на рисунке 1.
Совместное измельчение компонентов массы производят в шаровых мельницах мокрого помола периодического действия, используя в качестве мелющих тел кремневую гальку. Мельницы загружают в два приема(«завеса»). Первый завес длится 1,5 - 2ч (остаток на сите 6400 отв/ 6,5-8,5%), второй завес до остатка на сите в 10000 отв/ не более 3-8% для фаянсовой массы [4].
По достижении заданных показателей по влажности, тонкости помола, загустеваемости и т.п шликер пропускается через вибрационное сито, имеющее 400 и 900 отв/ и электромагнитную очистку, осуществляемую стержневыми электромагнитами, которые устанавливаются на пути следования шликера от шаровой мельницы до приемной пропеллерной мешалки. В пропеллерной мешалке происходит дополнительное смешивание компонентов массы, иногда с добавлением неотдозированного полностью каолина, после чего шликер мембранным или героторным насосом перекачивается в сборную мешалку. На этом пути шликер вновь процеживается через сито и очищается от железистых частичек с помощью феррофильтра. В сборной мешалке шликер в течении 5-6 сут. вызревает, непрерывно перемешиваясь тихоходной (180-250 об/мин) пропеллерной мешалкой. После созревания готовый шликер подается также мембранными насосами в расходные мешалки с пропеллерными винтами, из которых он забирается на отливку изделий.
Формование
Подготовленный шликер из расходных мешалок с помощью мембранных насосов подается по кольцевому (чтобы избежать засорения загустевшой массой) шликеропроводу с антикоррозионным покрытием к месту отливки изделий. Предварительно проверяют качество шликера по влажности, тонкости помола, удельному весу, текучести, загустеваемости, и при необходимости корректируют свойства шликера по этим показателям.
Санитарно-технические изделия формуют в настоящее время в гипсовых формах тремя способами: наливным, сливным или комбинированным.
При сливном способе после образования на внутренней поверхности формы плотного слоя заданной толщины избыток шликера сливают и затем используют для отливки других изделий. Этот способ применяют преимущественно для отливки изделия с примерно одинаковой толщиной стенок [6].
При наливном способе отливки шликером заполняется полость между двумя или несколькими разъемными формами. Изделие формуется отложением плотного слоя на двух поверхностях форм. Сначала образуется наружный плотный слой изделия, а внутренний жидкий слой по мере его уплотнения пополняется из установленных на формах литников. Этим способом можно получать разнотолщинные изделия. При комбинированном способе некоторые элементы изделия отливаются наливным, а некоторые - сливным способом.
Рабочий процесс отливки изделия в гипсовой форме в общем случае слагается из следующих основных операций: очистка гипсовой формы, сборка формы, заливка шликера, набор черепка (до влажности отливки 22-24%), разборка формы и выемка изделия из формы, оправка изделия, подвяливание и сушка [6].
Существуют два метода организации рабочего процесса отливки изделий: стендовый и конвейерный. При стендовом методе все операции (до подвяливания) выполняются последовательно во времени на одном и том же посту. При конвейерном способе гипсовые формы движутся на конвейере и все операции осуществляются на различных позициях конвейера. Применяемая на конвейерах искусственная сушка форм стабилизирует их оборачиваемость. Основные достоинства конвейерного способа заключаются в механизации ряда трудоемких операций и увеличении съема с 1 м2 производственной площади. Стендовое литье по сравнению с конвейерным имеет следующие преимущества: простоту применяемого оборудования и соответственно отсутствие потребности в квалифицированных рабочих для его обслуживания, более высокую производительность труда в связи с равномерной загрузкой рабочих-литейщиков, отсутствием монотонности, возможность широкого варьирования ассортимента и повышения качества изделий. Поэтому, несмотря на значительную трудоемкость ручных операций, стендовый способ достаточно широко применяется на предприятиях. В последние годы внедряются механизированные стенды, что позволяет сохранить все преимущества стендового способа, устранив основной его недостаток - трудоемкость.
Литейно - подвялочный конвейер для производства умывальников работает по комбинированному способу. Этот конвейер имеет две самостоятельные параллельные двухъярусные ветви, между которыми расположены подвялочный люлечный конвейер, конвейер возврата воронок и подвесная дорога для уборки отходов. Формы укреплены на каретках, перемещаемых по рельсам толкателями. На нижнем ярусе рабочие очищают гипсовые формы и обдувают их сжатым воздухом. Затем формы автоматически закрываются и в них вставляют воронки и сливные пробки. В формы заливается шликер, после чего формы поступают в камеру набора черепка. По окончании набора черепка из формы вынимают сливную пробку и сливают избыточный шликер из бортов умывальника, которые отливаются полыми. Здесь же вынимают воронки, очищают их и укладывают на конвейер возврата к местам заливки форм. После слива шликера каретку передают гидроподъемником в верхний ярус в камеру закрепления черепка, пройдя которую она передается снижателем в нижний ярус на позиции съема изделий. Отлитый умывальник вынимают из формы, предварительно оправляют и пневмосъемником устанавливают на люльку подвялочного конвейера; по окончании подвялки влажность изделия снижается до 12-14%. После этого изделие окончательно оправляют и направляют в сушилку [7].
При отливке изделий часто образуются воздушные пузырьки на различных частях изделий. Образование пузырьков воздуха происходит при бурном и длительном перемешивании шликера в смесителях и неправильной работе смесителей, когда лопасти их бьют по поверхности шликера; подсосе воздуха в насосы для перекачивания шликера; отсутствии рассекателя при подаче шликера в емкость; перемешивании шликера сжатым воздухом, а также неправильном способе заливки форм, когда струя шликера направлена не на степу формы, а в уже налитый шликер, что вызывает образование пены при слишком быстрой заливке форм; неправильной конструкции гипсовых форм (при заливке форм не обеспечивается свободный выход воздуха из. форм).
Чтобы предупредить образование воздушных пузырьков, следует избегать бурного и очень длительного (не более 2-3 ч) перемешивания шликера, соблюдать правила заливки шликера в формы, правильно располагать отверстия для выхода воздуха в гипсовых формах.
При контроле качества отлитых изделий определяют влажность изделий при разъеме гипсовых форм, время и режим подвялки изделий, влажность изделий при оправке [6].
Сушка
Сушка санитарно-строительных изделий протекает в два периода: предварительная сушка, в процессе которой происходит усадка (подвяливание), и окончательная (досушка). Отформованные изделия после извлечения их из гипсовых форм имеют влажность 21-23%, подвяленные 12-15%, окончательно высушенные 0,3-1%
Для подвяливания необходимы мягкие условия-невысокая температура (30-32°), несколько повышенная относительная влажность (65-82%). Такие условия могут быть в открытых помещениях, непосредственно в цехе, а иногда - в литейно-подвялочных конвейерах-требуется устройство специальных подвялочных камер [6].
Досушку производят еще в камерных сушилах. В них удобно регулировать режим сушки, но они непригодны для поточного производства и срок сушки в них удлиняется до 70 ч и более. В большинстве используют сушила непрерывного действия (в конвейерно-поточной линии), туннельные или конвейерные сушила. Конвейерные многоярусные сушила являются продолжением поточно-конвейерных линий, в частности литейно-подвялочных конвейеров для умывальников и унитазов. Все они работают как на отходящем тепле, отбираемом из обжиговых печей, так и с паровым обогревом. Наряду с этим в последнее время все чаще стали применять радиационные сушилки и сушку токами высокой частоты.
Выбор типа сушилки и режима сушки изделий осуществляется в зависимости от их формы, размеров и состава массы. Фаянсовые и полуфарфоровые изделия с тонкими и средними по толщине стенками и средними габаритами (умывальники, унитазы, писсуары, смывные бачки, крышки к ним и т. д.) сушат преимущественно в туннельных сушилках с монорельсовым подвесным и железнодорожным узкоколейным транспортом, в конвейерных противоточных и радиационных сушилках. Туннели объединяются в блоки.
В зависимости от производительности предприятия блок сушил состоит из двух, четырех туннелей и более. Подвесные вагонетки по монорельсу перемещаются тяговым канатом или цепью. На них удобно производить оправку изделий. Вагонетки-платформы с изделиями по узкоколейному пути перемещаются с помощью толкателя.
Температура сушки в туннельных сушилах около 80°. Срок сушки в пределах от 24 до 30 ч. Длительность сушки в конвейерных противоточных и радиационных сушилках намного сокращается [6].
Крупноразмерные и толстостенные изделия сушат в открытых помещениях, в камерных или радиационных сушилках, а иногда комбинированно. Например, при комбинированной сушке ванны, отлитой из шамотированного фаянса, ее после суточного подвяливания освобождают от боковых форм, укладывают на гипсовый поддон и сушат в течение 3 сут. теплом электрических ламп мощностью 500 вт. После этого ванну досушивают теплым воздухом до требуемой влажности. Эффект теплового воздействия на изделие при радиационной сушке во много раз больше, чем при сушке теплым воздухом.
При сушке токами высокой частоты свежеотформованное изделие располагают между двумя электродами (могут быть металлические сетки), к которым подводят от лампового генератора ток высокой частоты. Вследствие этого между пластинами (или сетками)-электродами возникает электромагнитное поле, сопровождаемое диэлектрическими потерями, обусловливающими нагрев изделия. Токи высокой частоты вследствие высокой проницаемости равномерно распределяются в массе изделия, поэтому и сушка также проходит равномерно.
Отличительной особенностью этого вида сушки является движение влаги и тепла в материале от центра к периферии по всему объему, что обеспечивает значительное ускорение сроков сушки по сравнению с обычными условиями. Расход электроэнергии составляет 2- 3 квт-ч па 1 кг испаренной влаги; при комбинированной сушке - вначале электросушка токами высокой частоты, а затем досушка подогретым воздухом -1,0-1,2 квт-ч [7].
При сушке изделий, сформованных методом литья, по их поверхности возможны следующие дефекты.
Посечки и мелкие несквозные трещины образуются при использовании свежеприготовленного (невыдержанного) шликера; нарушении последовательности введения электролитов в шликер и правильной подготовке их; избытке электролитов в шликере; заделке литников массой по влажности, не соответствующей изделию; передержке отливок в форме; использовании деталей гипсовых форм, имеющих различные влажность и пористость; разнице во влажности основной массы и приставляемой детали; нарушении режима подвялки, сушки и обжига (в зоне подогрева), а также при обжиге изделий, влажность которых более 1% [7].
Для предупреждения и устранения посечек следует соблюдать необходимое время выстаивания шликера (не менее 3 сут); последовательность введения электролитов в шликер и правильность подготовки их; норму добавки электролитов, обеспечивающих оптимальные литейные параметры шликера, технологические параметры литья и время разъема форм, аккуратную заделку литников массой соответствующей влажности; режим подвялки, сушки, обжига изделий.
Трещины образуются при неправильной конструкции гипсовых форм, передержке отливок, в гипсовых формах, резких перепадах влажности в местах сопряжений сливной и наливной частей изделия, нарушении режима сушки (чрезмерно высокая температура в начале сушки). Устранение этого дефекта требует корректировки конструкции гипсовой формы (исключение резких переходов, острых углов), соблюдения сроков набора, закрепления черепка, заданного режима подвялки, сушки изделий [7].
Высушенные изделия зачищают наждачной бумагой, обдувают сжатым воздухом; проверяют на трещиноватость, смачивая керосином; покрывают парафином места, не подлежащие глазурованию; при необходимости ангобируют; ставят под глазурной краской знак заводской марки и затем глазуруют на специальной глазуровочной машине. Подготовленные изделия поступают на обжиг.
Глазурование
Глазурование изделий строительной керамики осуществляется тремя ровными способами - поливом изделия глазурной суспензией, окунанием в глазурную суспензию и нанесением тонко распыленной различении способами глазури на поверхность высушенного изделия. Каждый способ глазурования имеет свои положительные и отрицательные стороны, поэтому при выборе наиболее оптимального способа для конкретного изделия необходимо тщательно анализировать все особенности каждого способа [8].
Все санитарные изделия глазуруют для придания им необходимых свойств и улучшения их внешнего вида.
Санитарные изделия глазуруют различными способами - ручным окунанием, на карусельных механических установках и на конвейерных глазуровочных машинах.
В курсовом проекте был выбран способ пульверизации. Этот способ экономичен, обеспечивает равномерность нанесения глазурного слоя, проста в обслуживании и не требует пылеосадительных и очистных устройств. На основном цепном конвейере этой машины последовательно установлены камера для обдувки полуфабриката, две глазуровочные камеры с центробежными распылителями глазури и камера ручной контрольной доглазуровки. На цепи конвейера закреплены площадки для установки умывальников, бачков и унитазов. При прохождении через глазуровочные камеры на все наружные поверхности изделий (кроме специально защищенных) последовательно наносят два слоя глазури. Для глазурования внутренних поверхностей унитаза к конвейеру устанавливают приставку, на которой автоматически методом «полива» производится указанная операция Обслуживают установку два человека - один парафинит и ставит изделия на приставку и на конвейер, второй снимает изделие с конвейера и производит операции по маркировке и зачистке отдельных мест на изделии. Производительность конвейера 140-180 изделия/ч [6].
Глазурование распылением обеспечивает равномерное покрытие изделия, причем при нанесении глазури на горячее изделие влага быстро испаряется, что особенно важно при глазуровании необожженных изделий.
Глазури для санитарных изделий должны обладать химической стойкостью и твердостью. Тонкость помола глазурных суспензий должна быть такой, чтобы остаток на сите № 0063 составлял не более 0.1-0,2%, плотность глазурных суспензий при глазуровании методом распыления глазури 1,68-1,72 г/см3, при окунании изделий в глазурь 1,5-1,55 г/см3. В процессе глазурования могут возникать следующие дефекты на поверхности изделия.
Натеки - местные утолщения глазури в виде полос или пятен. Образуются они изза неравномерности нанесения глазури, при использовании глазури высокой плотности (более 1,52-1,56 г/см3 при глазуровании окунанием), слишком большой подвижности (вязкости) глазури, грубом помоле, а также несоответствии температуры разлива глазури температуре обжига черепка. Для устранения этого дефекта необходимо регулировать плотность н подвижность (вязкость) глазури, соблюдать заданную топкость помола глазури, добиваться согласованности температуры обжига черепка н температуры плавления глазури [7].
Плешины образуются в результате плохой очистки и обдувки изделий от пыли перед глазурованием, а также от попадания парафина, масел на поверхность изделия, подлежащую глазурованию. Чтобы избежать образования этого дефекта, следует тщательно очищать изделия перед глазурованием от пыли и не допускать жировых загрязнений на поверхности изделий.
Засорка (массная)-частицы массы, образующие выступы на поверхности изделия (покрытые или не покрытые глазурью). Наблюдается засорка при плохой обдувке полуфабриката, наличии на изделии стружки после оправки, сверлении отверстий, попадании крупинок размокшей массы из глазуровочных чанов в процессе глазурования, а также при отсутствии обдувки перед ставкой изделий на печные вагонетки. Для устранения массной засорки изделия систематически обдувают сжатым воздухом перед глазурованием, протирают изделия внутри и снаружи влажной губкой, не реже двух раз а смену процеживают глазурь, обдувают глазурованные изделия, прежде чем ставить на вагонетки
Виды глазурей и их характеристики. Глазури по способу приготовления бывают сырые и фриттованные. В сырых глазурях глазурный шликер приготовляют мокрым помолом и смешиванием нерастворимых в воде компонентов. Растворимые в воде вещества вводить в состав сырых глазурей не рекомендуется, так как при нанесении глазурного шликера на изделия растворимые вещества вместе с водой впитываются в изделие и заданный состав глазури нарушается.
Если в состав глазури необходимо вводить растворимые в воде вещества, то глазурь фриттуют, т. е. исходные компоненты глазури предварительно сплавляют, а затем ведут тонкий помол полученного спека или стекла для получения глазурного шликера.
По способу приготовления глазури в курсовом проекте был выбран фриттованный.
Химические характеристики и составы глазури приведены в таблицах 5,6 и 7 и подобраны в литературе [4].
Таблица 5 - Состав глазури для производства керамического умывальника, %
Полевой шпат 25,5
Кварцевый песок 25,4
Глина 5,4
Каолин 3,1
Циркон 14,4
Тальк 5,2
Барий углекислый 6,9
Мел 10,8
Окись цинка 3,3
Таблица 6 - Составы фритт, используемых в глазурях для керамического умывальника, %
Материал Фритта
Полевой шпат 15,6
Кварцевый песок 15,5
Окись цинка 2
Мел 23
Циркон 29,5
Барий углекислый 4
Тальк 10,4
Таблица 7 - Химический состав глазури для керамического умывальника, %
Тип глазури SIO2 Al2O3 Fe2O3 ZRO2 BAO
I 51,62 13,48 0,16 5,44 6,34
Основные характеристики глазурных расплавов и покрытий: температура разлива, вязкость расплава, ее поверхностное натяжение, смачивающая способность и температурный коэффициент линейного расширения (ТКЛР) глазурного покрытия [7].
Температура разлива характеризуется точкой полного плавления глазурей. Она зависит от их химического состава. У глазурей с простым, химическим составом типа моносиликата свинца начальная точка находится около 400 -500° С. Сложные глазури типа щелочных алюмоборосиликатных начинают плавиться при температуре 600-650° С. Для получения хорошего разлива глазурей их обжигают при температуре, которая выше точки начала их плавления на 400-500° С, т. е. для глазурей с простым химическим составом при температуре-800-900° С, а для сложных - в интервале 1000-1100° С и выше.
Вязкость глазури при максимальной температуре обжига должна находиться в определенных пределах. При чрезмерно жидком, текучем состоянии глазури в этот период она впитывается пористым черепком. Кроме того, маловязкая глазурь в процессе обжига может стекать на поверхности изделия, образуя натеки (наплывы) и вызывая неравномерность толщины глазурного покрытия. В то же время вязкая, очень густая глазурь не дает хорошего разлива и блестящей поверхности. Вязкая глазурь, расплавляясь, плохо растекается на черепке изделия, образуя рябоватую волнистую поверхность с мелкими внутренними пузырьками, газы из которых в процессе обжига изделий не успевают полностью удалиться.
При повышении температуры вязкость глазурей уменьшается. Вязкость глазури в конечной стадии обжига не должна резко меняться с температурой, т. е. важно, чтобы глазурь была достаточно «длинной». При переходе в область более низких температур вязкость глазури, охлаждающейся вместе с керамической основой, растет и при некоторой температуре глазурь становится уже твердой, составляя с черепком как бы одно тело. С этого момен
Вывод
керамический умывальник шликер обжиг
Представлена технологическая схема по производству керамического умывальника литьевым способом, охарактеризован состав, основные свойства и область применения, обоснован выбор и охарактеризованы сырьевые материалы.
Керамические умывальники предназначены для оборудования санитарных узлов жилых, общественных, промышленных зданий, а также на речных и морских судах и железнодорожных вагонах [1].
Керамический умывальник изготовляют из фаянсовых масс методом литья в гипсовых формах с последующей сушкой и обжигом. Фаянсовые изделия имеют мелкозернистую пористую структуру, окраску белую или любую светлую однородную. Фаянс не просвечивает на свету и в неглазурованном виде впитывает и пропускает воду.
Технологическая схема производства состоит из следующих стадий: добыча, доставка сырьевых материалов, получение шликера, формование, сушки, глазурование, обжиг в туннельных печах, получение готового изделия.
Вещественный состав керамического умывальника состоит из беложгущихся огнеупорных глин, каолина, кварцевого песка и полевого шпата. За счет различного их соотношения в рабочей массе обеспечивается разная степень спекания фаянса [3].
Сырьевые материалы при изготовлении изделия подвергают тщательной переработке: помолу, отмучиванию, просеиванию с целью получения тонкоизмельченной шихты. Подготовка масс в производстве санитарной керамики сводится к получению литейных шликеров беспрессовым способом. Формуют изделия санитарной керамики методом шликерного литья в гипсовых формах. Изделие выдерживают в формах дополнительно 7... 16 ч, затем его вынимают из форм, подвяливают, оправляют (обрезают) и направляют в туннельные сушила. В туннельных сушилах длительность сушки до 10... 24 ч. На высушенные изделия наносят слой глазури пульверизацией и обжигают при 1160... 1280°С. Для обжига изделий используют туннельные печи. Такие Печи наиболее экономичны, но в них снижается сортность выпускаемой продукции [6].
В курсовом проекте выполнен выбор следующих вариантов изменений в технологической схеме для наиболее эффективного использования. Измельчение происходит в бегунах, зубчатых вальцах в зависимости от материала. Совместный помол сырьевой смеси осуществляется в шаровых мельницах. Сушка происходит в туннельной сушилке. Глазурование наносят пульверизацией. Обжиг сырьевой смеси проходит в туннельной печи
Водопоглощение умывальника составляет для фаянса 12%, а механическую прочность при сжатии - соответственно- 1,50 КН.
Керамический умывальник белый, должен иметь правильную форму, ровную, гладкую и чистую поверхность без искривлений, равномерно покрытую глазурью. Для обеспечения заданного качества продукта предусмотрены методы контроля сырья.
Выполнены расчеты: расчет количества оборудования, расчет расхода сырьевых материалов на выпуск 220 тыс. шт/год объема продукции. Составлен материальный баланс по производству керамического умывальника.
Список литературы
1. Комар А.Г. Строительные материалы и изделия. - М.: Высшая школа, 1988. - 527с.
2. Строительные материалы : учебно-справочное пособие / Г.А. Айрапетов и др.; под ред. Г.В. Несветаева. - Изд. 4-е, перераб. и доп. - Ростов н/Д : Феникс, 2009. - 699, [1] с. : ил. - (Строительство).
3. Канаев В.К. Новая технология строительной керамики - М.: Стройиздат 1990. - 253 с.
4. Бурлаков Г.С. Основы технологии керамики и искусственных пористых заполнителей - Москва «Высшая школа» 1972. - 424с.
5. Перевалова Е.Е. Методические указания по выполнению курсовых проектов по дисциплине «Технология строительной керамики». - Рудный: РИИ, 2011. - 69 с. Рецензент: Мухамедзянов Д.А. - ст. преподаватель кафедры СИСМ
6. Кошляк Л.Л. Производство изделий строительной керамики - Москва «Высшая школа» 1979. - 191с.
7. Орлов Г.Г. Охрана труда в строительстве. Учеб. для строит. Специальностей вузов. - М.:Высш. шк.,1984 -343 с., ил.
8. Справочник Строительная керамика под редакцией Е. Л. Рохваргера - Стройиздат - 1976.
9. Сборник официальных материалов по санитарно-гигиеническим условиям труда в строительстве и промышленности строительных материалов - Москва «Издательство литературы по строительству» 1967. - 207с
10. Правила техники безопасности и производственной санитарии в промышленности строительных материалов Часть I - Москва Стройиздат 1978. - 119 с
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
