Производство керамических канализационных труб

1. Технологическая схема

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Приготовление глиняного порошка

Порошком  называют высококонцентрированный (маловлажный) дисперсный глинистый состав, не обладающий связностью. Готовится он для прессования  из них изделий и последующего приготовления из него пластичного  теста (придание керамической массе  большей однородности, обеспечение  тонкой дозировки компонентов).

В нашем случае будет использоваться подготовка порошка сухим способом, который включает грубое дробление, сушку, помол, просев и увлажнение.

Дробление глины. Глина, поступающая со склада должна подвергнуться грубому дроблению, для чего она сначала проходит переработку в бункере с решеткой, который обеспечивает равномерную подачу и грубое дозирование. Затем глина поступает для измельчения в стругач.

Сушка глины. Для возможности последующего помола глины её необходимо подсушить. Сушат глины в сушильных барабанах прямотоком. Температура газов, поступающих в барабан обычно равна 600-800 ͦС. Снижение её обеспечивает более однородную пофракционную влажность, но уменьшает производительность барабана. Повышение температуры сверх указанного предела нецелесообразно по технологическим соображениям: оно приводит к дегидротации мелкой фракции глины и обуславливает быстрый выход из строя входной секции барабана. Температура отходящих газов составляет  110-120 ͦ С. Резкое повышение температуры свидетельствует о пересушке глины. Температура глины, выгружаемой из сушильного барабана, составляет 60 – 80 ͦС Конечная влажность высушенной глины зависит от величины ее кусков.

При прохождении  глины через барабан изменяется ее гранулометрический состав. Мелкие фракции, быстро высыхая, истираются до пылевидного состояния, а крупные  куски, распариваясь, слипаются и  окатываются в крупные комья. Это обусловливает большую влажнустную  неоднородность высушенной глины, затрудняющую работу помольных машин.

Помол глины. Высушенная глина подвергается помолу с целью получения порошка заданного гранулометрического состава. Для помола глины мы применяем корзинчатые дезинтеграторы.

Корзинчатые дезинтеграторы работают устойчиво  при влажности глины не выше 10% При более высокой влажности  глина налипает на кожух и на пальцы дезинтеграторов. Некоторое улучшение  работы дезинтеграторов достигается  устройством резиновых кожухов. Однако указанный недостаток дезинтеграторов  до конца они не устраняют. При  наличии в глине каменистых включений  пальцы корзин быстро изнашиваются,и  их необходимо менять через 200-300 ч работы.

Толщина помола зависит от числа оборотов корзин дезинтегратора, расстояния между пальцами и влажности глины. Выход мелких фракций возрастает с увеличением  числа оборотов корзин и уменьшением  расстояния между пальцами. С повышением влажности глины возрастает количество крупных фракций. Дезинтеграторы дают рыхлый порошок малого объемного  веса, что затрудняет прессование  из него изделий.

3.3 Приготовление шамота

Шамот, вводимый в состав керамических масс, получают путем грубого дозирования глины, затем измельчения её  в стругаче, далее глины увлажняют, делают брикеты, обжигают и  измельчают на шамот.

 Предварительно  измельченная глина подается  в двухвальный смеситель, где  она доувлажняется до 18%. Брикетирование  глины производится на пресс-альцах  с специальными коническими иглами, что ускоряет обжиг и повышает  качество шамота.

Брикет обжигается в шахтной печи. Загружают брикет в печь периодичеки – через 10-12 мин. Температура обжига 1030-1150 ͦС. После  выгрузки шамот сортируют, недожог  возвращают на повторный обжиг.

Измельчают  шамот на щековых дробилках с  последующим тонким помолом в  шаровой мельнице непрерывного действия с самоотсевом. При измельчении  шамот дозируется – 50% обозженного  брикета и 50% боя бракованных изделий(труб).

3.4 Приготовление пластичной массы

Трубная масса  содержит 60-70% глины и 30-40% шамота, иногда для повышения сткепени спекаемости  в нее вводят плавни. Общее содержание глинозёма в массе должно быть не ниже 22-24%, а сумма плавней не более 10%.

Все компоненты сначала смешиваются в сухом  виде в двухвальной глиномешалке, а затем перешивание продолжается во второй глиномялке, которую подают воду, доводя влажность теста до 18-19%, а также добавляют поверхностно-активные вещества (ССБ и др.). Пластичная масса  для дальнейшей переработки поступает  на ленточный безвакуумный пресс. Переработка  массы обеспечивает более тесное взаимодействие влаги  глиной и более  равномерное распределение шамотных зерен в глиняной связке. Таким  образом масса уплотняется и  формуется валюшки, которые затем  вылеживаются без подсыхания (5-7 суток).

3. Формование

Формование  канализационных труб механизировано и производится пластическим способом.

Пластическое  формование труб осуществляют на шнековах вертикальных прессах. В нашем случае формовка производится на вакуумном  прессе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                 Вакуумный пресс СМ-306

На раме 1 смонтирован  корпус пресса 6, в котором вращается  вал 2 со шнеком, приводимый в движение электродвигателем 4. Редуктор двигателя  имеет передаточное число 1:8. Пуск и  остановка производится при помощи фрикционной муфты двумя электромагнитами 5 автоматичеки. Направляющая штага 11 с  траверсой 14 , закрепленной на трубе 10 при помощи роликов, перемещающихся по направляющим колонкам, обеспечивает плавно передвижение и балансировку стола. Подъемный стол уравновешивается грузами 12, закрепленными на тросах, переброшенные через блоки 13. По мере увеличения длинны и веса формуемой  трубы стол опускается вниз. Торможение стола производится автоматически  при помощи электромагнитов. В момент окончания формования труба отрезается стальной струной  7. При выходе из пресса на конец ствола трубы наносится  нарезка.

Тележки, на которых  производится формование труб, автоматически  накатываются на подъемный стол и  скатываются по конвейеру через  каждые 15 сек.. Проходя путь в 2м. со скоростью 8-16 м/мин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                       Схема процесса формования трубы

          а - начало формования, б – формование  ствола и раструба,в – окончание  формования

                                                              и отрезка трубы, г – отбор  трубы.

                             

Вакуумирование  массы осуществляется в вакуумной  камере высотою 350-500 мм, располагающейся  на верхней части корпуса пресса. Разрежение обеспечивается насосами. Живое сечение перфорированной  решетки должно быть равным сечению  формуемого изделия или на 3-5% больше его. Форма отверстия овальная. Механическая прочность труб из вакуумированных  масс повышается на 15-40%, а водопоглащение снижается на 1,5 %.

Раструб трубы  получается с помощью мундштуков специальных конструкций. После  того как формование растрба закончено. Масса выходит из мундштука при  непрерывном опускании стола  пресса с подставкой, образуя тело трубы.

По длине  трубы отрезаются на 60 мм больше с  учетом их при оправке. Отклонение по толщине стенки ствола и раструба трубы допускаются не более 3 мм, по длине 20 мм, по кривизне ствола 8 мм.

Отформованные трубы снимаются с пресса на поддоны  из легкого реечного каркаса и  фанеры с  одноименным переворачиванием их на 180 ͦ (раструбом вверх). Трубы  массой до 20 кг снимают вручную, а  большей массой – гидравлическим съемником. Трубы с поддонами  транспортируют на электрокарах.

Для предохранения  труб от деформации при транспортировании  в их концы вставляют деревянные цилиндры, вынимаемые из труб при установке  их на подвяливание. Первая оправка  труб (раструбной части) производится сразу же после установки их на подвяливание. Вырезают и заделывают колцевую трещину по венчику, уплотняют  и заглаживают плечико и срез раструба трубы правилкой и крючеком, наносят нарезку на раструб при  помощи гребенки, выравнивают срез раструба при помощи кружка. После  оправки край раструба смазывают  раствором декстрина, каолина или  сульфит – целлюлозного экстракта, что повышает механическую прочность. Через 8-16 ч трубу ставят на раструб. Переворачивают трубу после снижения влажности до 16-17%, применяя полосу плотной  ткани или деревянные сегменты для  предохранения то прогиба ствола и повреждения раструба трубы  пневматическим или механическим контователем. С помощью деревянного конуса обрезают конец трубы и нарезают резьбу, заглаживая край и смазывая декстрином. На наружно стороне наносится  штамп завода изготовителя и дата выпуска.

После оправки  трубы остаются на месте еще на 8-10 ч для дальнейшей подсушки до влажности 15% (для труб диаметром 250-300 мм).

 

 

4. Сушка труб

Сушка труб производится в туннельной сушилке. Трубы в  них подаются на электрокарах. Принцип работы сушилок – противоток, чаще с рециркуляцией теплоносителя. Подача носителя рассредоточена, отбор – сосредоточенный. Температура теплоносителя, поступающего в туннель со стороны выгрузки,90-140 ͦ С, отбираемого 35-40 ͦС при относительной влажности около 90%. Плотность загрузки туннельных сушилок до 62 кг на 1 м² внутреннего объема. Время проталкивания вагонеток-30-60 мин. Продолжительность сушки 14-22 ч для труб диаметром 150-250 мм  и 28-40 ч для труб большего размера. Влажность после сушки от 3 до 6%, в зависимости от диаметра труб.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема рециркуляционной туннельной сушилки:

                     а – разрез по подводящему каналу, б – разрез по отсасывающему каналу.

5. Глазурование

Глазурование труб производится обычными глазурями. Приготовляют глазурь в шаровой мельнице предварительно измельченных компонентов в соответствующих количествах. Температура розлива глазурей 1080-1180 ͦ С.

Соотношение массы воды, материала и мелющих  тел составляет 1:1:1. Продолжительность  помола 24-40 ч. Загружают компоненты в мельницу в два приема – сначала  крупнозернистые твердые компоненты (пегматит, марганцевая руда и др.) иглину от 5 до 50%, а после размола  в продолжении 22-24 ч добавляют  остальные материалы. Совместный помол  продолжают не менее 4 ч. Тонкость помола глазури характеризуется остатком на сите 10000 отв/см² не более 2%. Перед  подачей на глазурование в мешалку  добавляется вода из расчета доведения  плотности глазури до1,36-1,45 г/см³ (влажность глазури 48-52%). Глазуруют  трубы способом погружения в глазурь. Глазурование горячих труб не допускается (выше 40  ͦС).

Глазурование  осуществляется при помощи тельфера, опуская трубы в контейнерах  в бассейн с глазурью. После  глазурования трубы должны выдерживаться  на решетке калорифера для закрепления  глазури. Расход глазури около 3% от массы глазури.

6. Обжиг

Канализационные трубы обжигают так, чтобы получить плотный черепок. Это достигается  спеканием материала трубы. Процесс  уплотнения и упрочнения спекаемого материала сопровождается рядом  физико-химических явлений, наиболее полно  проявляющихся при достижении температуры, соответствующей максимальному  уплотнению его. Приэтих условиях материал изделий уже не имеет открытой пористости и в то же время сохраняет  закрытую пористость. Спекание является процессом температурно временным, весьма сложным, поскольку он протекает  в гетерогенной системе.

Известно, что  спекание сопровождается переносом  вещества, происходящим в результате поверхностной энергии в различных  участках системы. Перенос вещества осуществляется  диффузионным и  жидкостным способом, в результате испарения и конденсации или  пластической деформации, а также  реакционным способом.

В канализационных трубах, характеризующихся  плотным спекшимся черепком, основным видом спекания является, жидкостное, сопровождающееся твердофазовым и  диффузионным спеканием.

  Исследование спекания (П.П. Будниковым, Г. В. Куколевым, О. П. Мчедлов-Петросяном, В, Л. Балкевичем) позволило выделить  пять последовательных периодов  образования спекшегося черепка  из конгломерата непрочно связанных  частиц или зерен массы полуфабриката:  склеивание, поверхностную диффузию, смещение связи зерен, объемную  диффузию (внутри кристалла) и  образование новых кристаллических  центров (химических соединений). Процесс спекания сопровождается  такими явлениями, как полиморфные  превращения минералов, рост, или  растворение кристаллов и др.

Поскольку процессы спекания в гетерогенной системе, которой  является материал изделий, протекают только на пограничных  слоях (на границах фаз), состояние поверхности  контакта, ее величина и другие факторы  имеют важное значение.

Интенсивность этих процессов зависит также  от структуры и дефектов в кристаллической  решетке спекаемых материалов- трещин, наличия коллоидных частиц, посторонних  включений и др. Чем больше дефектов имеет кристаллическая решетка  и ее реакционная поверхность, тем  больше поверхностная энергия, тем  интенсивнее формирование черепка  изделий.