Вот что я нашёл
Керамический кирпич, изготовленный методом пластического формования, имеет ряд отличий от изделий полусухого прессования. Они обусловлены технологией производства и определяют как внешние особенности, так и специфику применения кирпича.

Основные преимущества кирпича полусухого прессования — относительно низкая цена, ровные плоскости, высокая скорость производства. Однако кирпич, выполненный методом пластического формования, обладает лучшими техническими характеристиками: низким влагопоглощением, высокой морозостойкостью и долговечностью. Кроме того, метод позволяет изготавливать строительные материалы с высокой пустотностью, в разы превышающей пустотность кирпича полусухого прессования.

Пластическое формование подразумевает дополнительный производственный этап: сушку сырца перед обжигом, так как кирпич изготавливается из глины с высоким содержанием влаги (более 20%). Сырец имеет тонкослойную структуру и обладает низкой газопроницаемостью. При излишне быстром нагревании давление пара внутри полуфабриката возрастает, что делает возможным образование трещин и, как следствие, появление производственного брака. Поэтому процесс сушки требует длительного времени для постепенного повышения температуры.


При использовании метода пластического формования к составу глины предъявляются более высокие требования. Например, примесь углекислого кальция (СаСОз) в сочетании с высокой влажностью при обжиге образует фракцию негашеной извести, что приводит к выкрашиванию изделия. Однако полученный в результате продукт обладает высоким качеством и улучшенными техническими характеристиками, которые позволяют шире применять его в строительстве, в отличие от кирпича, изготовленного методом полусухого прессования.

Согласно СНиП II-22 «Каменные и армокаменные конструкции»:

«Применение… глиняного кирпича полусухого прессования допускается для наружных стен помещений с влажным режимом при условии нанесения на их внутренние поверхности пароизоляционного покрытия. Применение… для стен помещений с мокрым режимом, а также для наружных стен подвалов и цоколей не допускается».
Эта особенность связана с высоким влагопоглощением кирпича, изготовленного методом полусухого прессования. Упрощенная схема производства не позволяет ему достичь характеристик пластического формования, он впитывает больше влаги, а это напрямую сказывается на морозостойкости и, следовательно, на долговечности.


Влага, содержащаяся в кирпиче, расширяется при низких температурах. Поэтому максимальное количество циклов замерзания при полусухом прессовании оказывается существенно ниже — это ограничивает область его применения. Фундаменты, подземные части стен и стены помещений с мокрым режимом возводятся из кирпича пластического формования.

В регионах с теплым климатом разрешено применение кирпича полусухого прессования низкой морозостойкости (менее F 35). В то же время, при строительстве в южной части России актуален еще один фактор, связанный с прочностными характеристиками: прочность полусухого кирпича на излом составляет не более 30% от прочности на сжатие, поэтому его применение в сейсмоопасных зонах также ограничивается нормативами.

Пластическое формование позволяет получать широкий ассортимент кирпича и керамических блоков с высокой пустотностью — до 30% и 50% соответственно. Пустотность кирпича полусухого прессования, как правило, не превышает 13%, что сказывается и на теплопроводности кладки и на ее избыточном давлении на фундамент. Кроме того, производство крупноформатных блоков полусухим прессованием ограничено форматом 1,5 НФ.

www.forumhouse.ru

Кирпич пластического формования

При всем многообразии методов производства керамического кирпича сырьем для него в любом случае служит глина. Способов производства кирпича существует несколько и они могут сильно варьироваться из-за довольно быстрого развития современных технологий.


У всех производителей керамического кирпича не может быть абсолютно одинаковое оборудование, как и в разных регионах исходное сырьё (глина) может довольно сильно различаться. Но в любом случае исходное сырьё должно быть однородно. Основной враг глины в данном случае — повышенное содержание известняка, который при обжиге кирпича-сырца способствует отстрелам на поверхности готового изделия. Основные свойства кирпича керамического в определены ГОСТ 530-2007 и ГОСТ 530-95.

В основу технологии керамики заложена последовательность следующих процессов: добыча сырья, подготовка сырьевой массы, формование изделий, сушка и обжиг. Ниже кратко описаны основные методы производства кирпича.

Методы производства кирпичаМетод пластического формования
Метод состоит из нескольких этапов:
• Подготовка сырья. Глину увлажняют паром и интенсивно обрабатывают (это заменяет процесс вылеживания) до получения пластичной, удобно формируемой массы без крупных каменистых включений.
• Формование кирпича-сырца. Глиняная лента нарезается автоматическим устройством на кирпич-сырец.


змер таких кирпичей несколько больше требуемого, так как в процессе последующей обработки глина дважды (при сушке и обжиге) претерпевает усадку, достигающую 10-15%.
• Сушка. Важный и сложный этап производства кирпича. Простейший способ предохранить кирпич от растекания – сушить его медленно, то есть так, чтобы скорость испарения не превышала скорости ее миграции из внутренних слоев. При влажности кирпича-сырца 6-8% его можно подавать на обжиг.
• Обжиг. Для обжига используют печи различной конструкции. Это и старые кольцевые печи, в которые кирпич укладывают и вынимают вручную, и современные туннельные, где кирпич обжигается в процессе продвижения его по печи. Температура обжига зависит от состава сырьевой массы и обычно находится в пределах 950-1000град. Необходимую температуру обжига следует строго выдерживать.

Методы производства кирпичаМетод полусухого прессования
Глина влажностью 6-7% измельчается в порошок, из которого на специальных прессах поштучно формуется кирпич-сырец. Такой сырец не требует сушки. Его можно обжигать сразу после формования. Кирпич полусухого прессования имеет гладкие грани и значительно меньше дефектов, чем кирпич пластического формования, но, в то же время, он менее морозостоек.

Производство силикатного кирпича
Сырьевая смесь, в состав которой входит 90-95% песка, 5-10% молотой негашеной извести и некоторое количество воды, тщательно перемешивается и выдерживается до полного гашения извести. Затем из этой смеси под большим давлением (15-20МПа) прессуют кирпич, который направляют для твердения в автоклавы при давлении 0,9 МПа и температуре 175С. Кирпич твердеет за 8-14ч. Далее кирпич выдерживают 10-15 дней для карбонизации, в результате чего повышается его прочность и водостойкость.


Производство шамотного кирпича
Шамотный кирпич изготавливают путем обжига спрессованного шамота – порошка и обожженной размолотой огнеупорной глины при температуре 1650 градусов. Шамот – зернистый (0,14…2мм) материал, получаемый измельчением предварительно обожженной до температуры спекания глины. Его можно заменить измельченным браком керамических изделий.

Пример видео по производству кирпича:

Изготовление кирпичных блоков и кирпича методом экструзии

Методы производства кирпичаК достоинствам экструзии относится возможность изготовления блоков и кирпичей разнообразных форм. Также особо ценны углубления на кирпичах (получаются только при экструзии), что обеспечивает более надежное и плотное сцепление. Обычно технологический процесс производства блоков, кирпичей и прочих строительных материалов использует прессование. Именно оно наделяет изделия определенной структурой с заданными параметрами, что невыполнимо при экструзии.


Продавливание (экструзия) – метод получения кирпичей и блоков путем продавливания массы через экcтpyзиoннyю peшeткy. Отличие экструзии следующее: сырье, приготовленное с использованием «мокрого способа», выдавливается специальным оборудованием в требуемую фигуру, после чего она обрезается, просушивается и передается в эксплуатирование.

Методы производства кирпичаДля изготовления кирпича и керамических блоков применяется специальное оборудование для экструзии, которое допускает использование состава смесей строительных, как и при прямом безобжиговом прессовании. Однако лучше строительную смесь выбирать с учетом параметров местных природных материалов. Объемы добавок (волокнистые либо щебенчатые) влияют только непосредственно на качество среза при создании требуемого строительного изделия. Вместо некрупного щебня при изготовлении кирпича пустотного можно использовать просев (до 5 мм.).

Оборудование прямого прессования при продавливании применяется в качестве питателя, который забирает из бункера приготовленную смесь. Затем продавливает ее через экcтpyзиoннyю peшeткy (снаружи образуется экстpyдepным кopпyсом, а внутри – пycтoтooбpaзoвaтeлями). Глиняная смесь, проходя через пустотообразователь, подвергается уплотнению по сечению, после чего выдавливается на стол в форме бруса: сечение 250х120 мм. — для кирпича, сечение 200х200 мм. – для блоков.


Методы производства кирпичаОтделяет брусочный кусок требуемых размеров (90 мм. – для кирпича, 400 мм. – для блоков) отрезочное устройство. Возможно изменение параметров отрезанных частей в любых пределах по желанию заказчика. При этом край среза тем ровнее, чем меньше используемые материалы (органические добавки, щебень).

Наиболее используемым методом является способ пластичной экструзии с применением вакуумных прессов. Часто прибегают к помощи ленточных прессов, дополнительная прочность кирпичам придается рычажным прессом. При проведении вакуумной экструзии изделие на выходе получается весьма «звенящее», прочное, с хорошей морозостойкостью, с низким влагопоглощением и небольшой внутренней пористостью. Изготовление кирпичей по технологии формирования в соответствии с методом экструзии повышает качественные параметры (к примеру, морозоустойчивость увеличивается более чем на 100 циклов).

www.kladka.ru

Что еще почитать о кирпиче

  • Кирпич для загородного дома
  • Какой бывает кирпич
  • Кирпич: применение
  • Технические характеристики кирпича

www.kirpich.ru

Выдержки из сборника лекций Марселино Фернандес Абахо

Технология производства керамического кирпича предполагает, что затраты на подготовку и формование сырья составляют примерно 3-4% всех затрат на производство готового продукта. Однако, если эти операции не будут произведены правильно, они могут вызвать заметное увеличение затрат на самых дорогостоящих фазах производственного процесса, таких как сушка и обжиг.

Существуют два вида факторов, которые влияют на результат экструзии:

  • факторы, что имеют отношение к сырью для производства кирпича;
  • факторы, зависящие от используемого оборудования.

Факторы, связанные с исходным материалом

Первым условием получения хорошего кирпича пластического формования является то, чтобы экструдированный материал представлял собой как можно меньше разнообразия в своём составе. Это касается как структуры (пластичности), так и степени подготовки (более или менее мелкая гранулометрия) и, конечно же, содержания влаги.


Влияние влажности на консистенцию сырья 

В сырье для производства керамического кирпича, кроме глиняных частиц, пластичных, содержатся также и сопутствующие элементы, не пластичные, такие как кварц, полевой шпат, карбонат кальция и далее, которые ведут себя по отношению к воде иначе, чем сама глина.

Для определения формовочной влажности при пластическом формовании строятся кривые по В.Е. Броуэлу, полученные с помощью пластографа Брабендера, которые отражают зависимость консистенции от содержания влаги. Данный аппарат состоит, в основном из маленького смесителя, куда укладывается сухой материал и постепенно добавляется вода. Полученная консистенция измеряется моментом или усилием, приложенным смесителем.

При добавлении воды к глинам не отмечается существенного возрастания консистенции до тех пор, пока не будет достигнут относительно высокий процент содержания влажности: от 18 до 20%.

На начальной стадии вода притягивается поверхностью частиц глины, образуя жесткую оболочку, которая ведёт себя как плотная плёнка.

С увеличением количества слоёв воды, окружающих частицу глины, они теряют свою плотность, и при содержании влаги выше 18% между частицами глины появляются молекулы свободной воды.

Капиллярное притяжение между свободной водой и водой, притянутой к поверхности частиц глины, обусловливает быстрое возрастание сцепления или связи между частицами, вплоть до достижения точки максимальной консистенции. Если продолжать добавлять воду, сечение капилляров увеличивается, а капиллярное притяжение станет слабее.


Выше 30-31% влажности образуется барботин (суспензия) с консистенцией, близкой неувлажнённой глины.

Кварц – материал, не обладающий пластичностью, и электрический заряд его поверхности незначительный в сравнении с кристаллами глины. Количество воды, притянутой к поверхности кристалла кварца, минимально, и поэтому даже при низком содержании влаги уже присутствуют молекулы свободной воды, которые создают очень низкую консистенцию. Силы капиллярного притяжения сохраняют этот низкий уровень консистенции в широком интервале процента влажности (вплоть до заполнения всех пор).

Консистенция, достигнутая сырьем для производства керамического кирпича при вымешивании, может служить мерилом его вязкости.

В тощих глинах максимальная консистенция очень низкая, но достигается при более низком проценте воды, чем у пластичных глин. Исходя из того, что условия прохождения потока глины через экструдер зависят в основном от его консистенции, становится понятной необходимость поддерживать как можно более постоянной пропорции глины и отощителя, иными словами, пластичность.

При избыточном содержании глиняного компонента, параллельно возрастает сцепление массы и внутреннее сопротивление, которое препятствует потоку или проскальзыванию частиц между собой, и напротив, он будет скользить лучше по металлическим поверхностям (меньше трение).

Следствием этого будет разбалансировка мундштука, поскольку скорость прохождения глины по периферии будет выше, чем в центре.

Напротив, увеличение процента отощителей повлечет за собой, как следствие, ухудшение внутреннего сцепления массы и увеличение её внешнего сопротивления из-за трения о стенки мундштука (острые углы песчаных крупинок). Глина будет проходить с большей скоростью по центру мундштука, снова дисбалансируя его.

На заводе по производству керамического кирпича даже при поддержании постоянного процентного состава глины и отощителя могут меняться условия потока глины, если в пасте меняется содержание влаги.

Если достигнута точка максимальной консистенции и значительно увеличивается процент влажности, сцепление резко падает, упрощая перемещение частиц относительно друг друга, в связи с чем массе приходится протекать по центру мундштука с большей скоростью. Нечто похожее происходит, если содержание воды падает и работа совершается ниже зоны равновесия максимальной консистенции.

Чем менее пластична глина, тем большую чувствительность она проявит к таким переменам влажности. Отклонение во влажности от 1 до 3 % может не повлиять на пластичную глину, и наоборот, в тощей глине оно вызовет полное изменение консистенции и условий прохождения через мундштук. На этом свойстве основывается метод определения пластичности по системе пределов Аттерберга. 

Разница скоростей выхода глины из мундштука переходит в разницу давлений и компактации глины. Большей скорости соответствует так же большее давление и, таким образом, большая компактация.

В зонах меньшей скорости частицы подвергаются растяжке и расстояние между ними становится больше. При сушке наиболее компактные зоны дают меньшую усадку, чем зоны, экструдированные при меньшем давлении.

Эти разницы усадки увеличивают силу растяжения, которой подвергалось изделие при экструзии при меньшем давлении, вызывая деформации или трещины сушки.

Одна из наиболее распространённых систем при уравновешивании мундштука при пластическом формовании керамического кирпича основывается на вышеизложенных принципах. 

Эта система выявляет разницу скоростей в выходном сечении мундштука, определяя разницу усадок, которые могут возникнуть в том же изделии. Для этого на выходе мундштука с помощью метчика образцов или тех же шпор на поверхности изделия размечаются определённые дистанции, например, 100 мм.

Кирпич пластического формования оставляют на сушку, стараясь, чтобы она проходила как можно равномерно. Затем в размеченных зонах измеряют усадку. Полученные результаты показывают неравновесие мундштука при падении скорости на выходе.

Напряжения растяжения предопределяют появление трещин и посечек сушки. Чтобы избежать их, необходимо увеличить выход скорость в зонах.

В мундштуках со множеством выходных отверстий при разнице скоростей различных брусков на выходе получается неравномерное нарезание изделий, которое бывает незаметно, пока материал не выйдет из печи.

Чтобы достичь большей равномерности и постоянства процентного содержания воды, добавляемой в смеситель экструдера, современная технология производства керамического кирпича предусматривает установку клапанов, которые автоматически прекращают подачу воды, когда машина останавливается, и предупреждает эти остановки, открывая, закрывая и постоянно регулируя поток воды.

С другой стороны, давление воды в системе подачи на экструдер должно быть как можно более равномерным, обеспечивая независимость от общей сети, поскольку в противном случае оно будет меняться из-за возможных случайностей: открыт или закрыт какой-то кран и т.п.

Влияние  измельчения на консистенцию глины

Другим очень важным фактором, который может повлиять на консистенцию сырья для производства керамического кирпича, является степень его измельчения.

Если какую-то глиняную частицу А разделить на две более мелкие частицы В и С. На разломе появляются две новые поверхности в и с, у которых есть свободные связи или электрические заряды, способные удерживать новые молекулы воды.

Вследствие этого увеличивается удельная поверхность, плотность электрического заряда, способность удержания воды, сила сцепления между свободной водой и заряженной частицей, связь между частицами, пластичность и условия потока глины при прохождении через мундштук.

Другой фактор, который надо иметь в виду при пластическом формовании — это температура смеси. Если пластичность или сцепление глины объясняется связью свободной и притянутой к глиняным частицам воды, то чем ниже вязкость свободной воды, тем меньше будет поверхностное натяжения и капиллярное притяжение.

Поскольку вязкость падает с повышением температуры, что отмечалось в разделе о подготовке сырья на заводе по производству керамического кирпича, то можно сделать заключение, что при нагревании глиняной массы, например, при смешивании под паром, мы также снизим капиллярное притяжение, пластичность и сцепление глины. Она достигает максимального сцепления при меньшем количестве воды.

Максимальная консистенция никогда не будет так высока, глина будет проходить более легко, обеспечивая более высокий к.п.д. экструдера. Тем не менее, у только что экструдированного изделия сцепление слабо, оно будет хуже противостоять напряжению сушки.

Таким образом, если для пластичных глин применение пара может быть позитивным, то для тощих глин его применение не рекомендуется, поскольку потеря пластичности и сцепления может способствовать образованию трещин в изделиях сразу же после выхода из мундштука, особенно после продолжительного воздействия окружающей среды, перед входом в сушильную печь. При этом скорость начала сушки контролировать невозможно.

Нечто аналогичное происходит, с антифлокулирующими (разрушающими хлопья) веществами, например, с лигносульфонатами, применяющимися на многих заводах Франции, Англии и США, когда достигается снижение процента влажности при формовании, повышении к.п.д. экструдера и меньшее энерго-потребление в сушке, но снижается пластичность и сцепление глины и ее сопротивление напряжениям сушки.

Технология производства керамического кирпича рекомендует установить периодический контроль на протяжении всей рабочей смены за консистенцией изделия на выходе из формования с помощью карманного пенетрометра.

Это прибор очень прост и не требует специального персонала для работы с ним.

Факторы, зависящие от формующего оборудования

Для экструзии сырья для производства керамического кирпича используются три различные системы: поршень, вальцы и шнек, из которых каждая имеет свои преимущества и недостатки.

Так, например, с помощью поршневого экструдера обеспечивается постоянство скорости и давления по всему выходному сечению, но он не гарантирует непрерывности потока и не даёт возможности работать с вакуумом, что ограничивает применение этого оборудования при работе с более пластичными глинами.

При вальцевой системе поток глины непрерывный и возможно создание вакуума, но не достигается равномерное распределение скоростей и давлений на сечении выхода и не обеспечивается та гомогенизация, которая создаётся при работе со шнеком.

Шнековая система в последнее время получила наиболее широкое применение при пластическом формовании на заводах по производству керамического кирпича, поскольку она позволяет обеспечить непрерывность процесса и при этом работа происходит в вакууме и достигается лучшая гомогенизация пасты.

Шнековая система формования

Таким образом, мы ограничимся изучением шнековой системы формования в технологии производства керамического кирпича. Проведем анализ функций, которые должен выполнять каждый из элементов, вступающих в контакт с глиной при её прохождении через вакуумный агрегат.

Подготовленное сырье для производства керамического кирпича попадает в двухосевой смеситель, который составляет часть вакуумного агрегата.

Этот смеситель окончательно доводит процент влажности до необходимого для формования глины, добавляя небольшое количество воды или пара (3-4%, не более).

В концевой части смесителя лопасти двойной оси заменяются шнеками, а желоб закрывается полностью, проталкивая глину в вакуум-камеру через несколько гребенок или перфорированные пластины с коническими входами, которые работают на раздирание и разделение глины, увеличивая её удельную поверхность и упрощая выход из неё воздуха в вакуумной камере.

Уплотнённая глина, на пластинках у входа в вакуум-камеру образует своего рода герметичную заглушку, которая препятствует входу воздуха из смесителя в камеру.

На шнеках и подающей в камеру пластине происходит первая гомогенизация глины со случайно попавшими в смеситель влагой и добавками.

Звёздочки, которые вращаются на двойной оси смесителя, разрезают бруски глины, входящие из перфорированной пластины, увеличивая таким образом поверхность, подвергающуюся вакууму.

Надо заметить, что вакуумизация материала зависит не только от созданного в экструдере вакуума, но также и от удельной поверхности глиняных окатышей и времени вакуумизации.

Поскольку время вакуумизации очень ограничено, необходимо упростить этот процесс, увеличивая удельную поверхность.

От состояния пластин или гребешков и звёзд на входе в вакуум-камеру будет зависеть в значительной степени уровень герметизации глины.

Окатыши, образовавшиеся на входе в вакуумную камеру, попадают в зону питания шнека.

Ввиду того, что эта часть шнека примерно на 50% закрыта цилиндром экструдера, продвижение глины здесь происходит более медленно, чем по всей остальной части шнека. Чтобы облегчить подачу, существуют, как продолжение осей смесителя, несколько заводящих лопастей, чье движение синхронизировано с движением шнека и которые предохраняют стенки вакуум-камеры от налипания глины.

Диаметр шнека в зоне питания больше, чем по всей остальной части цилиндра, чтобы компенсировать отсутствие покрытия и упростить движение глины. Некоторые изготовители использую шнеки с большей длиной шага в этой зоне, при таком же шнеке.

Вслед за зоной питания идёт зона компактации. Здесь цилиндр покрывает шнек целиком, увеличивая трение о внутренние стенки (рубашки) данного цилиндра. Благодаря этому трению окатыши сырья для производства керамического кирпича не вращаются на той же скорости, сто и шнек, и вскоре их настигает проталкивающая боковая (передняя) поверхность этого шнека, которая проталкивает их вперёд и на которой они возвращаются обратно.

Канал шнека в этой зоне часто пуст, но по мере продвижения к зоне компактации, количество возвратного материала увеличивается и окатыши компактуются, образуя по ходу до вакуум-камеры поток выводимого через свободное пространство на канале шнека воздуха.

В процессе пластического формования в продвижении глины внутри цилиндра участвуют три группы сил:

  • Первая группа составляется силами трения глины о поверхность шнека. Эта сила противостоит вращению шнека и увеличивается с повышением давления и трения об упомянутую поверхность. В результате этого трения глина вращается вместе со шнеком, описывая круговую траекторию.
  • Вторая группа сил действует в противоположном предыдущим силами направлении. Она состоит из сил трения глины о внутренние стенки (рубашки) цилиндра и препятствуют вращению глины вместе со шнеком, оставляя ее неподвижной в определённой точке поверхности цилиндра.
  • На этой боковой (фланговой) стороне действует третья группа сил, которая препятствует перемещению глины.

Момент вращения, приложенный к шнеку и наклон лопасти позволяют преодолеть эти силы, проталкивая материал вперед, по прямой траектории.

Надо постараться снизить до минимума действие первой группы сил и увеличения второй, чтобы проталкивающая сторона шнека настигла глиняную массу как можно раньше.

Равнодействующей этих трех сил является продвижение глины по винтовой траектории, которую мы можем считать составляющей из кругового и прямолинейного движения.

Чем более прямолинейна и менее циркулярна эта траектория, тем короче будет путь пробега глины и выше, таким образом, к.п.д. экструдера.

Чтобы достичь этого, необходимо выполнить три следующих условия:

а) чтобы силы трения о стенки шнека была как можно меньше, чтобы уменьшить круговое перемещение глины. Это обеспечивается тщательной шлифовкой поверхности шнека для затирки приливов плавки. Именно по этой причине к.п.д. новых шнеков возрастает через несколько дней после пуска. Предохраняющие от износа покрытия, которые наплавляются электродом, должны располагаться по спиральной поверхности шнека, а не радиально, как это делается обычно.

б) чтобы интенсивность трения о внутренние стенки увеличивалась, между кромкой шнека и поверхностью цилиндра оставляется зазор, который заполняется глиной. Необходимый эффект достигается благодаря тому, что трение глины о глину почти всегда выше силы трения о металл. Чтобы ускорить образование этой глиняной обмуровки, на внутренней поверхности цилиндра устанавливают продольные рёбра или, лучше, поперечные ходу шнека, образуя с внешним диаметром шнека прямой угол.

При работе с очень пластичными глинами присутствует тенденция к послойной укладке с образованием поверхностей скольжения глины о глину. Чтобы воспрепятствовать этому послойному расположению, необходимо установить резцы. Поначалу они вызывают определённую потерю к.п.д. из-за помех, которые означает для шнека их установка, но для глин с тенденцией к образованию плоскости скольжения они совершенно необходимы. Напротив, при работе с тощими глинами от них нужно отказаться для повышения к.п.д.

На заводе по производству керамического кирпича шнеки и ребра нужно менять с необходимой периодичностью, с тем, чтобы расстояние между шнеком и цилиндром оставалось а оптимальных пределах (3-12 мм). При увеличении этого расстояния, соответственно возрастает отток глины из зоны давления, между поверхностью шнека и цилиндром, снижая объёмный к.п.д.

Это возвратное явление влечет за собой возрастание тепла, создаваемого трением, которое скапливается на поверхности цилиндра и является тревожным сигналом.

в) третьим и последним условием является то, чтобы сила напора, толкающая глину, была максимальной, что зависит от крутящего момента, приложенного к оси, и угла наклона шнека.

Важно, чтобы вращательный момент был минимален, так как он определяет потребление энергии машиной. Таким образом, шнеку необходимо придать требуемый угол для обеспечения оптимального напора.

Этот угол является зависимостью диаметра и прохода шнека, которая тем лучше соответствует условию «в», чем больше диаметр и короче проход. Но с увеличением диаметра и уменьшением прохода возрастает трение по поверхности шнека. Циркуляционное движение усиливается, препятствуя превышению определённого значения упомянутого угла.

С другой стороны, из-за того, что трение глины по поверхности шнека меняется в зависимости от её пластичности, возрастая в менее пластичных глинах, задать определённое точное значение данного угла не представляется возможным.

Тощие, очень абразивные глины нуждаются в шнеках с довольно большим углом наклона, длинным проходом. Такие глины используются обычно для производства полнотелого кирпича пластического формования, с большим сечением на выходе, что предполагает меньшее торможение, меньшее максимальное давление и меньшее количество витков, поскольку с увеличением числа витков  давление возрастает.

И напротив, мелкозернистые глины, которые лучше скользят по поверхности шнека, могут экструдироваться шнеком с небольшим наклоном или коротким проходом.

Эти глины, как правило, применяются для производства пустотелого кирпича пластического формования, с мундштуками, которые оказывают большое сопротивление при достижении высокого давления, в связи с чем требуется большое количество витков.

В начале зоны компактации скорость продвижения глины максимальна и, таким образом, из-за недостатка давления трение окатышей по поверхности канала минимальное. По мере компактации глины скорость движения снижается и канал шнека заполняется всё больше. Процесс компактации заканчивается, когда весь канал заполняется глиной, для чего достаточно одного или полтора прохода шнека.

Технология производства керамического кирпича рекомендует обеспечить в этой зоне максимальный выход воздуха, содержащегося в глине, во избежание образования расслоения.

Опыт показал, что среднегерметизированные (40-60% вакуума) глины имеют большую тенденцию к образованию расслоений, чем мало- или вовсе негерметизированные (0-40% вакуума).

Только вакуум может предупредить тенденцию к образованию расслоения, которую имеют некоторые глины.

Уплотнённое сырье для производства керамического кирпича  входит в зону сжатия и гомогенизации, постепенно увеличивая давление до его максимального уровня на последней лопасти окончания шнека.

Дойдя до этой точки, поток глины разделяется на две части: одна продолжает свой ход до мундштука, а другая возвращается назад по геликоидальному каналу и пространству между шнеком и цилиндром. Последнее не имеет большого значения, разве что очень износится шнек.

Если падение давления внутри цилиндра очень велико, то отток назад может стать настолько интенсивным, что сравняется с основным подающим потоком, доводя к.п.д. машины до нуля.

Шнек должен обладать необходимым количеством витков, с тем, чтобы повышение давления внутри цилиндра было постепенным и прогрессирующим.

При работе в нормальных условиях чистый поток несёт обычно от 25 до 50% объёма транспортирующей способности шнека, при условии, что на выходе нет никакого препятствия.

Можно наблюдать, как по мере уменьшения сечения на выходе из мундштука, т.е. с переходом от полнотелого кирпича к пустотелому возрастает максимальное давление и снижается к.п.д. машины, что означает возрастание интенсивности обратного потока и, как следствие, количество герметизированной глины.

Таким образом, с повышением давления удлиняется зона сжатия внутри цилиндра.

Можно продлить канал сжатия, не увеличивая значительно количество возвратной глины, за счет уменьшения прохода шнека, то есть увеличивая количества витков. Этим достигается высокий к.п.д., даже при высоком давлении.

Потоки внутри цилиндра совершают работу гомогенизации глиняной массы при пластическом формовании, обеспечивая более однородное распределение добавляемой в смеситель воды и воздуха, не выведенного из зоны сжатия.

Таким образом,  гомогенизационная работа активизируется по мере достижения максимального давления в зоне сжатия и заканчивается в точке максимального давления.

Максимальное давление зависит не только от большего или меньшего давления на выходе из мундштука, но также, главным образом, от консистенции глины.

Но поскольку консистенция, в свою очередь, зависит от пластичности глины и содержания воды, можно сделать заключение, что по мере возрастания пластичности глины и уменьшения в ней количества влаги, усиливается давление экструзии, удлиняя зону сжатия и обеспечивая большую гомогенизацию внутри цилиндра.

Практическое применение вышеизложенных принципов мы видим на примере работы завода по производству керамического кирпича (в тех  странах, где традиционно работают с очень тяжелыми глинами, до 40-60 кг/см2, с укладкой на выходе из экструдера  прямо на вагонетки туннельной обжиговой печи (экструзия «штифф»).

В зоне сжатия увеличивается длина канала прохода, уменьшая расстояние или разделение между спиралями. В то же время, если применить изложенные выше выводы, то число оборотов возрастает на 50-100% сверх нормы, посредством чего достигается высокий к.п.д. при работе с массами с низким содержанием влажности (12-18%) и высоким давлением.

Из всего изложенного следует, как важно располагать экструдером с разными скоростями.

Хорошо зарекомендовали себя экструдеры «Вердес», которые начиная с диаметра 450 мм, имеют две скорости редуктора. Если экструдер, кроме того, снабжен еще двухполюсным двигателем, то на шпинделе получается четыре скорости.

Современное производство кирпича пластического формования позволяет получить более широкую гамму скоростей без ступенчатых переходов, если установить двигатель постоянного тока, что позволит настроить скорость на давление и сечение на выходе мундштука, обеспечивая в каждом случае максимальную продуктивность.

Давление в каждой определённой точке цилиндра не фиксировано, оно постоянно меняется, возрастая по мере приближения проталкивающей боковой поверхности шнека и принимая минимальное значение после прохождения шнека. Эти колебания могут составлять от 1 до 2 кг/см2 за один поворот шнека.

С другой стороны, у канала шнека только один выход, в связи с чем подача сырья для производства керамического кирпича в горловину имеет ассиметричный и точечный характер, перемещаясь по циркулярной траектории вместе с оборотом шнека.

Эти два явления образуют, как следствие, переменный поток, который выявляется в виде более или менее выраженных волнообразных колебаний, в обожженных изделиях переходящих в деформации. Для устранения этого дефекта были испытаны двухшаговые винты в надежде добиться более симметричной подачи глины в горловину.

Тем не менее, это решение вскоре было пересмотрено из-за трудности и невозможности добиться симметричного питания и перемещения по обоим шнекам. Кроме того, такие шнеки дороже, а их к.п.д. ниже, как в отношении перемещения, так и в отношении давления и гомогенизации. По этой причине мы вернулись к одношаговому шнеку с двойным выходом в конце.

Концевые шнеки должны быть симметричны как по пропускной способности, так и по давлению, развиваемого ими. Таким образом, оба геликоидальные полотна должны иметь один и тот же внешний периметр и тот же наклон относительно оси шнека. Сечения на входе и выходе геликоидального канала этих шнеков должны быть идентичны.

Если сечение горловины больше сечения цилиндра шнека, тогда желательно опустить оба полотна крыла на 15° от вертикального положения, против направления движения, чтобы скорость потока по периферии горловины не падала слишком резко.

Если горловина горизонтальна или мало наклонена (имеет малую конусность), конечный угол концевой лопасти шнека относительно вертикальной оси шпинделя будет нулевым. Когда сечение на выходе мало, эти полотна составят 5-8° относительно вертикали в плане направления движения. Этим достигается то, что линии потока, которые перпендикулярны лопастям, скользят параллельно стенкам горловины.

Шаг двойного конечного шнека при пластическом формовании должен быть больше шага обычного шнека, чтобы компенсировать потерю к.п.д. двухшагового шнека.

Ступица вала шнека в зоне установки конечной лопасти должна уменьшаться постепенно и поступательно. Вращательный момент в этой точке меньше, чем во всей остальной части оси, и поэтому в больших сечениях нет необходимости.

Таким образом облегчается поступление глины к центру, который является зоной наименьшего давления, с заполнением при этом пространства, оставленного ступицей.

Материал, выходя из лопатки двойной лопасти, входит в горловину.

Горловина должна выполнять следующие функции:

1. Устранение пульсаций или перепадов потока, которые невозможно поправить концевой лопастью.

2. Устранение структуры и наслоений, которые образуются как следствие укладки глиняных частиц на поверхности шнека.

3. Трансформация геликоидального потока в прямолинейный параллельно оси экструдера.

4. Компенсация дифференций переноса между периметром шнека и ступицей.

 5. Выравнивание скоростей по всему сечению горловины с тем,  чтобы глина входила в мундштук совершенно однородной во избежание упругой деформации штифтов или смещения кернодержателей вследствие разности давлений потока.

6. Когда диаметр изделия больше диаметра шнека, горловина должна осуществлять разделение потока и равномерное его распределение по всему выходному сечению.

Идеальная длина головки составляет 1,5 диаметра шнека. На практике, во избежания препятствий при увеличении влажности пасты, эта длина снижается до 0,6-0,9 диаметра шнека.

При работе с низкопластичными или очень тяжелыми глинами (штифф) на заводе по производству керамического кирпича  используются более длинные горловины с длиной, равной диаметру шнека. У таких глин трение о поверхность горловины намного выше трения между слоями глины, проходящей по центру горловины, что может способствовать образованию «задиров» и «посечек» бруса на выходе из мундштука.

Эти «задиры» происходят из-за напряжений растяжения, создаваемых разностью трения и скоростей между поверхностью и более глубокими слоями.

Трение о поверхность возрастает с увеличением конусности головки и, таким образом, чтобы его уменьшить, необходимо работать с головками малой конусности, т.е. более длинными.

По этой причине конусность головки на выходе – нулевая. То есть поверхность выхода параллельна оси бруса. Таким образом, при меньшем трении обеспечивается более гладкая поверхность.

С другой стороны с уменьшением конусности горловины увеличивается его длина, в связи с чем, хотя само поверхностное трение уменьшается, площадь и сопротивление возрастают.

Как следствие этого возросшего сопротивления, сырье для производства керамического кирпича идёт медленнее и по мере приближения к выходу задержка увеличивается. Это запаздывание влечет за собой повышение давления и компактации материала, уменьшая разницу скоростей между периферией и центром бруса, в связи с чем ослабляются напряжения растяжения.

И чем больше диаметр глиняного бруса на выходе из горловины, при равенстве этих длин, тем выше будет скорость выхода материала, при меньшей задержке и компактации. То есть падение давления между концом шнека и выходным отверстием горловины будет происходить тем быстрее, чем шире будет горловина, при условии постоянства её длины конусности.

Следовательно, скорость потока на выходе можно регулировать, меняя конусность, длину и сечение канала прохождения потока.

Эти принципы применимы не только к горловинам, но и к мундштукам пустотелых изделий пластического формования, которые можно себе представить как множество связанных между собой горловин. Каждая из стенок или перегородок является как бы составляющей отдельной горловины.

По мере увеличения значения соотношения L/D (L – длина головки, D – толщина глиняного бруса на выходе из мундштука) сопротивление возрастает, и параллельно улучшается поверхность изделия.

Сечение на выходе из горловины должно быть в 1,5 – 2,5 раза больше сечения на входе мундштука.

В мундштуках для пустотелого кирпича каждый из выходов, образованных стенками, составляющими отдельный мундштук. Согласно общему правилу, конусность этих выходов будет от 1 до 3°, а относительная протяженность мундштука L/D, или отношение толщины пластины к толщине стенки будет больше 3 при работе с глинами нормальной пластичности. При этом достигается коэффициент прочности от 30 до 40, достаточный для обеспечения хорошей компактации при такой малой длине.

Если пластичность глины низкая, может возникнуть необходимость увеличить толщину пластины до значения L/D = 4-5, а если глина очень пластичная, соотношение L/D будет ниже 3 благодаря более лёгкой компактации.

В этих мундштуках разницу скоростей между различными стенками, технология производства керамического кирпича предлагает корректировать вышеизложенные принципы в самом мундштуке. Проверку следует проводить в каждом случае, при ускорении или торможении потока, с отдачей предпочтения ускорению, если приемлемы оба варианта.

Торможение происходит при увеличении поверхности трения или при снижении конусности и поперечного сечения потока. Ускорение происходит при увеличении конусности, уменьшения поверхности трения и увеличении поперечного сечения.

Мундштуки должны устанавливаться с небольшим смещением относительно горловины, принимая во внимание, что центр потока глины не соответствует центру головки (горловины).

techno-ceramics.com

Кирпич пластического формования

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.