Технология производства керамических плиток для полов

Повышение прессового давления с 250 до 500 кг/см2 позволяет снизить температуру обжига плиток  на 40—50°. Помимо сокращения расхода топлива, снижение температуры обжига способствует улучшению качества, продукции, а именно уменьшению таких дефектов, как деформация и неоднородность окраски.

Повышение степени уплотнения массы при прессовании приводит, кроме того, к уменьшению огневой усадки плиток, что в свою очередь способствует устранению деформации в процессе обжига и обеспечивает сохранение правильной формы и постоянство размеров обожженных изделий. С повышением давления прессования с 250 до 500 кг/см2 усадка плитки уменьшается на 2%.

К сожалению, в заводских условиях осуществить прессование плиток при1 высоком давлении из масс пониженной влажности очень трудно, так как глиняный порошок низкой влажности обладает высокой текучестью, что усложняет его транспортирование и увеличивает пылеобразование. В связи с этим рекомендуется прессовать плитки из глиняной массы влажностью 8—9% при удельном давлении не ниже 250—300 кг/см2, что соответствует степени уплотнения 1,93—1,97 и прочности сформованного сырца при изгибе 13—16 кг/см21.

В производственных условиях более точные показатели влажности и прессового давления в каждом случае, применительно к свойствам отдельных видов сьирья, должны подбираться опытным путем.

Помимо перечисленных факторов, большое значение в производстве плиток имеет зерновой состав массы. Глиняный порошок, поступающий для прессования, содержит большое количество воздуха, заполняющего пространство между отдельными зернами. Объем пустот определяет плотность массы, которая характеризуется насыпным объемным весом.

 

 

Чем меньше объемный вес, тем, следовательно, больше воздуха содержит масса. В процессе прессования содержащийся в порошке воздух препятствует контакту между частицами и повышает упругость массы. В результате этого может произойти расслаивание сырца. Чтобы масса при прессовании лучше обезвоздушивалась, следует стремиться получать в процессе помола порошки с наибольшим насыпным объемным весом. Это достигают подбором оптимального соотношения отдельных мелких и крупных фракций.

Влияние зернового состава порошка на его объемный вес

Содержание, %, зерен размером, мм
от 0,75 до 0,50	от 0,20 до 0,50		Объемный вес, .
		меньше 0,20
30	20	50	1,06
25	15	60	0,95
15	10	75	0,80
—	50	50	0,75

 

Как видно из табл., с повышением содержания тонкоизмельченных частиц в порошке его насыпной объемный вес понижается.

 Степень измельчения порошка влияет на внешний вид плиток и на их отношение к сушке и обжигу. Плитки из тонкоизмельчённой массы имеют гладкую и глянцевую поверхность. Чем больше порошки содержат тонкоизмельченных фракций, тем они лучше спекаются в процессе обжига, благодаря более развитой поверхности.

С другой стороны, плитки из тонкоизмельченных порошков проявляют в сушке и обжиге повышенную склонность к деформации.

 Наиболее серьезным недостатком  тонкоизмельченных порошков с которыми, как уже указывалось, приходится сталкиваться в производственной практике, является трудность обезвоздушивания массы при прессовании.

Для того чтобы использовать преимущества тонкого измельчения и уменьшить отрицательное влияние воздуха, очень часто при прессовании плиток на гидравлических прессах применяют многослойную засыпку массы в форму: для лицевой стороны (0,25- толщины) плитки применяют тонкоизмельченный порошок, просеиваемый на сите 144 отв/см2, а для тыльной стороны—более грубый порошок, просеиваемый через сито 36 отв/см2.

Примерный зерновой состав порошков, обычно применяемых на плиточных заводах, приведен в таблице

Примерный зерновой состав пресспорошков

Порошок	Содержание %, зерен размером, мм
	1,2-1,0	1,0-0,5	0,5-0,2	Меньше 0.2
Для тыльной части .... Для лицевой части ....	17-20	20-25	35—40   45-55	15-20   45

 

В указанных пределах колебание зернового состава порошка существенно не отражается на величине огневой усадки отдельных слоев, вследствие чего сохраняется правильная форма плитки и предотвращается образование трещин в местах соприкосновения слоёв.

На качество плиток оказывает влияние продолжительность прессования. Обычно с увеличением времени прессования качество сырца и обожженной плитки улучшается. Объясняется это тем, что с увеличением времени прессования из массы удаляется большое количество воздуха, и упругие деформации массы переходят в остаточные. Благодаря этому предотвращается расслаивание сырца. Опытным путем установлено, что время прессования должно быть не менее 1,3—1,5 сек.

Плитки прессуют на прессах различных конструкций: гидравлических, колено-рычажных с гидравлическим противодавлением и фрикционных. Многолетняя практика показывает, что плитки наилучшего качества, правильной формы и с минимальными отклонениями от заданных размеров получаются, если:

а) прессование осуществляется в два приема, т. е. если окончательному прессованию при высоком давлении предшествует предварительное сжатие массы при меньшем давлении, при котором удаляется значительное количество воздуха, содержащегося в массе;

б) величину давления при прессовании постоянно контролируют и ее легко можно регулировать в широких пределах.

Только при соблюдении этих условий может быть достигнута постоянная плотность и обеспечена необходимая точность размеров изделий независимо от неизбежных в производственных условиях колебаний влажности, зернового состава и связующей способности прессуемых масс.

Для нашей технологической схемы мы выбрали колено-рычажный пресс.

Колено-рычажные прессы отличаются компактностью конструкции, малыми размерами и высокой производительностью. Величина давления при прессовании на этих прессах может легко регулироваться в широких пределах со значительной точностью, поэтому, несмотря на возможные в производственных условиях колебания зернового состава, влажности и формовочных свойств прессуемых масс, может быть достигнута по- 
стоянная плотность изделий. Прессование на колено-рычажномпрессе происходит довольно плавно, что способствует уплотнению массы и получению однородной структуры без трещин и расслоений.  
Схема работы пресса показана на рис.

 

 

Пресс приводится в движение от индивидуального электродвигателя через редуктор, 
фрикционную муфту 1, цепную передачу 2 и систему зубчатых колес 3, приводящих во вращение коленчатый вал 4. На коленчатый вал с двух сторон насажены две ведомые шестерни 5, по окружности которых расположен ряд пазов, сегментов и выступов. Коленчатый вал через шатун 6 шарнирно соединен с прессующим коленчатым валом 7, на котором расположен прессующий шатун 8.

Во время работы пресса коленчатый вал сообщает прессующему коленчатому валу качательное движение, при котором он, в свою очередь, придает возвратно-поступательное движение прессующему шатуну. Прессующий шатун с помощью шаровой пяты 9 соединен с ползуном 10, на котором закреплен верхний прессующий штемпель 11. В нижней части пресса смонтирован гидравлический цилиндр 12 с поршнем 13. Цилиндр через гидравлическую коробку 14 соединен с баллоном 15. Половина баллона заполнена маслом, а в верхней части его находится сжатый воздух при определенном, заранее установленном давлении. Под давлением воздуха, заключенного в баллоне, гидравлический поршень поддерживается в верхнем положении. На неподвижном столе 16 установлена матрица 17, снабженная буферными пружинами, позволяющими ей свободно перемещаться в вертикальном направлении во время прессования плитки. Нижний прессующий штемпель укреплен на штоке 18, который свободно установлен на верхней плоскости гидравлического поршня.

 

 

 

 

Схема прессования плиток на колено-рычажном прессе: /—загрузка пресс-формы массой; II—первичное прессование; ///—подъем штемпеля и удаление части запрессованного воздуха; IV—вторичное прессование; V—выталкивание плиток; VI—передача плитки на стол

Процесс прессования плиток состоит из шести фаз .

I. Каретка (ом. рис. 19), имеющая возвратно-поступательное движение, при обратном ходе выравнивает массу, засыпанную ранее в матрицу пресса, до уровня верхней плоскости матрицы. Верхний штемпель в это время начинает опускаться вниз. Нижний штемпель находится в матрице на некоторой глубине. Возвратно-поступательное движение каретки осуществляется системой рычагов 19 и20 вследствие движения плеча в несимметричном пазе 21 на ведомойшестерне.

II.Каретка, отойдя в крайнее правое положение, останавливается под бункером и автоматически наполняется массой для последующей засыпки матрицы. Прессующий кривошип проходит через (мертвую точку. Верхний штамп опускается, погружается в матрицу и давит на массу. Под влиянием этого давления несколько опускается нижний штамп и связанный с ним гидравлический поршень. При этом часть масла из гидравлического цилиндра переходит в баллон.В тот момент, когда давление верхнего штампа уравновешивается с давлением сжатого воздуха в баллоне, перемещение нижнего штампа прекращается, и происходит первое прессование массы.

3. Прессующий кривошип приходит в крайнее правое положение. Верхний штамп приподнимается, и масло из баллона возвращается в гидравлический цилиндр, нижний штамп возвращается в исходное положение. Происходит пауза, во время которой из прессуемой массы удаляется запрессованный' воздух.
4. Прессующий кривошип вторично проходит через мертвую точку. Верхний штамп вновь опускается, погружается в матрицу и производит вторичное давление на массу. Одновременно с этим приподнимается клапан 22 в гидравлической коробке, чем преграждается путь для выхода масла из гидравлического цилиндра в баллон. Таким образом, вторичное прессование происходит при неподвижном положении нижнего штемпеля.Управление клапаном гидравлической коробки осуществляется системой рычагов 23 и 24 благодаря движению ролика, укрепленного на рычаге по сегменту,  несимметрично прикрепленному на одной из ведущих шестерен.

V. Прессующий кривошип возвращается в исходное (крайнее левое) положение. Одновременно с этим шток, соединенный тягами через систему рычагов (на рисунке не показаны) с ведомыми шестернями, приподнимается и выталкивает плитку.

VI. Нижний шток возвращается в исходное положение. Каретка сталкивает плитку передней планкой на неподвижный стол, одновременно заполняя матрицу массой.

Важнейшим преимуществом пресса является возможность регулирования как первичного, так и вторичного давления при прессовании. Как указывалось выше, величину первичного давления можно регулировать путем изменения давления сжатого воздуха в баллоне. Величину вторичного давления регулируют изменением длины прессующего шатуна, соединенного винтом с шаровой пятой.

С изменением длины прессующего шатуна меняется глубина, на которую погружается прессующий штамп в матрицу, следовательно, и величина давления. Для более тонкой регулировки вторичного давления в пределах ± 5 атм используется гидравлическая коробка.

:§ 

Технико-экономическая характеристика колено-рычажного пресса СМ-329

Мощность пресса -90 т

Выпуск плиток и один прием размером:150X150 мм -1шт

100Х100 мм                                           2 шт

Удельное давление при прессовании                300   кг/см2

Производительность при выпуске плиток размером:

150Х150 мм   1320 шт/час

100Х100 мм                                       2640 шт/час

Продолжительность прессования            2,72 сек

Мощность электродвигателя               5,5 кВт

Габаритные размеры:

Длина 1500 мм

ширина 1200 мм

высота 2600 мм

Вес                                                    3,2 т

Количество обслуживающих рабочих     1

Трудоемкость  Трудоёмкость                        0,05 чел.-часа на прессование 1 м2 плиток

Металлоемкость    160 кг на 1 м2 часовой производительности

Сравнивая между собой технико-экономические характеристик игидравлических, фрикционных и колено-рычажных прессов, следует признать, что колено-рычажный пресс является наиболее компактным и наименее металлоемким; прессование плиток на нем осуществляется с меньшими трудовыми затратами, чем на других прессах.

 

 

 

 

3)СУШКА ПЛИТОК

В большинстве случаев отпрессованные плитки перед обжигом высушивают до содержания влаги не более 2%. Только на некоторых заводах, где обжиг производится в периодических или газокамерных печах, плитки загружают в капсели и направляют в обжигательную печь, минуя предварительную сушку. Однако обжиг без предварительной сушки приводит к повышению брака по  трещиноватости, замедляет процесс обжига и значительно снижает производительность печей.

Процесс сушки заключается в удалении влаги с поверхности изделий и продвижении ее от внутренних слоев к наружным. Явление передачи влаги с поверхности изделия омывающему его теплоносителю (воздуху или дымовым газам) называется внешней диффузией. Скорость внешней диффузии зависит от температуры, влажности и скорости движения воздуха. Перемещение влаги из глубины изделия на ее поверхность по капиллярам называется внутренней диффузией и ее скорость определяется влагопроводностью глины, температурой и перепадом влажности в направлении передвижения влаги.