книги / Технология керамических материалов

– модуль медленной эластичной деформации (модуль эластичности)

по tg α – наклону конечного линейного участка кривой ε = f (τ); а – толщина слоя массы.

Статический модуль упругости Рк определяют из зави-

симости dεпл/dτ = f(Р).

Упруговязкопластичные свойства керамических масс оп- ределяют на пластомере конструкции Д.М. Толстого (рис. 37).

Рис. 37. Прибор Д.М. Толстого для определения деформационных характеристик керамических масс:

а – схема, б – рифленые пластинки

При горизонтальном перемещении верхней рифленой пластинки отмечают деформацию сдвига образца и время воз- действия нагрузки. Далее рассчитывают величину пластиче- ской деформации сдвига и определяют несколько независи- мых количественных характеристик упругопластичновязких свойств, важнейшими из которых являются модуль упругости, модуль эластичности и пластическая вязкость глинистых масс.

101

На развитие деформационных процессов в керамиче- ских массах большое влияние оказывают тиксотропия глин, их дисперсность.

Экспериментальные исследования С.П. Нечипоренко позволили выделить шесть структурно-механических типов масс в зависимости от соотношения величины указанных трех видов деформаций (рис. 38).

Рис. 38. Изображение структурно-механических типов глин: а – гистограммное; б – диаграммное

Глины разных типов (см. рис. 38) по-разному ведут себя в процессе формования. Глины типа 1 и 2, с преобла- данием быстрой эластичной деформации, формуются пло- хо – им свойственно хрупкое разрушение структуры. Глины типов 5 и 6 легко деформируются, что увеличивает свиле- образование при формовании. Наиболее благоприятны для формования массы типов 3 и 4, так как преобладающее раз- витие медленных эластичных деформаций полностью ком- пенсирует возникающие при формовании напряжения без нарушения сплошности формуемой массы. Повышенное со- держание глинистых минералов в составе масс обеспечивает их лучшее формование. Для таких глиняных масс (напри- мер, фаянс) наблюдаются пониженные пластическая вязкость и предел текучести, поэтому модули упругой и эластичной деформации, наоборот, повышены.

102

3.2.2.2.Способы подготовки керамических масс для пластического формования

Существует несколько способов подготовки пластиче- ской керамической массы: сухой, шликерный и пластический.

При любом способе подготовки необходимо получить керамическую массу влажностью 18–25 %. При спекании пла- стичной массы вокруг каждого зерна глинистой частицы обра- зуется настоящая обмазка из стекловидной фазы, а в местах контакта площадь спекания больше, расплавление быстрее, температура спекания ниже, пористость и водопоглощение меньше (рис. 39).

Рис. 40. Вакуумная массомялка: а – общий вид; б – схема: 1 – приемная камера; 2 – шнековый вал смесителя; 3 – перфорированная решетка; 4 – вакуум-камера;

5 – шнековый вал пресса; 6 – мундштук

103

кочувствительных к сушке. При подготовке пресс-порошков глины обрабатывают по пластическому способу, закатывают в гранулы, сушат, а затем измельчают.

Основная цель при переработке глины, взятой из карь- ера, – нарушить ее природную структуру, улучшить состав, обеспечить однородные свойства массы.

Глинистое сырье из глинозапасника транспортируется в цех переработки глины и подготовки формовочной массы. Грейферным краном глину загружают в бункер глинорыхли- теля (рис. 42).

Рис. 42. Глинорыхлитель: 1 – корпус; 2 – электродвигатель; 3 – редуктор; 4 – бункер; 5 – роторы с билами;

6 – шестеренная передача

Глинорыхлитель имеет роторы с зубьями (билами), ко- торые при вращении разрушают комья поступающей глины и которые не рассчитаны на измельчение мерзлой глины. Глинорыхлитель навешивают над ящичным подавателем (питателем) (рис. 43).

Рис. 43. Ящичный питатель: 1 – била, 2 – шибер,

3 – корпус, 4 – пластинча- тый конвейер, 5 – электро- двигатель, 6 – редуктор

105

Ящичный подаватель (питатель) представляет собой металлический короб, дном которого служит пластинчатый конвейер или резиновая лента на капроновой основе. Вме- стимость ящика 2–2,9 м3, производительность 24–45 м3/ч. Он одновременно является приемником и питателем для целой системы машин, предназначенных для механической обработки глины.

Ящичный питатель поставляет глину на ленточный транспортер, передающий ее далее для выделения камени- стых включений. Каменистые включения нарушают структу- ру отформованного изделия, служат источником возникнове- ния трещин при сушке и обжиге, уменьшают прочность из- делия. Наиболее опасны известняковые включения, которые вызывают брак после обжига (дутики). Кроме того, камени- стые включения могут привести к поломке оборудования при переработке глины.

Полностью выделение каменистых включений из глины можно обеспечить лишь при распускании глины в шликер

с ребристым валком СМ-1198 и вальцы с винтовым валком СМ-194. Но дезинтеграторные вальцы малоэффективны, так как удаляют камни величиной только более 10 мм. Ребра вальцов быстро изнашиваются, поэтому чаще всего такие вальцы используют для грубого дробления глины, а не выде- ления из нее камней. На большинстве предприятий использу- ют камневыделительные вальцы с винтовым валком (рис. 44).

Валки имеют одинаковый диаметр (750 мм), а один ва- лок имеет винтовое углубление (2 мм по выступам и 10 мм по впадинам). Глина, подаваемая через приемную воронку, захватывается валками, проминается, дробится и направляет- ся в течку для глины. Камни, содержащиеся в глине, не про- ходят в зазор между валками и, перекатываясь по винтовому углублению валка, выбрасываются в течку для камней.

106

Вальцы измельчают глину раздавливанием, истиранием или изгибом валками, вращающимися один навстречу другому с разной скоростью. При измельчении зазор между валками для их эффективной работы должен составлять 2–3 мм.

Сухие, хрупкие, малозасоренные и влажные глины дробят до кусков 10–15 мм на ножевых глинорезках (струга- чах). Наиболее распространены стругачи с горизонтально расположенным режущим диском.

Рис. 46. Глинорезка (стругач) с горизонтально расположенным режущим диском: 1 – течка; 2 – разгрузочная тарелка; 3 – конус; 4 – воронка; 5 – ребра; 6 – подпятник; 7 – ось; 8 – ножи;

9 – горизонтальный диск; 10,11 – шестерни

Глина в кусках размером от 200×200 мм до 300×300 мм подается на вращающийся диск. При вращении диска ножи режут глину, загружаемую в воронку. Глина в виде стружки проваливается через отверстия в диске на разгрузочную та- релку, упирается в скребок и направляется в разгрузочное окно. Толщину стружки регулируют высотой ножей над по- верхностью диска.

После грубого дробления глину подвергают тонкому измельчению. Обрабатывают глину на бегунах мокрого по- мола, дырчатых и гладких вальцах, двухвальных лопастных смесителях, ленточных прессах.

При переработке глиняной массы на вальцах тонкого помола, благодаря быстрому приложению большой нагрузки,

108

действующей в одном направлении на слой глины незначи- тельной толщины, масса глины получает значительные упру- гие деформации, а пластичные глины приобретают аниза- тропное строение и уплотняются неравномерно.

Дырчатые вальцы отличаются от вальцов тонкого по- мола отсутствием зазора между валками и наличием отверстий в обечайках валков (рис. 47).

Рис. 47. Дырчатые вальцы СМ-369А: 1 – плиты дырчатых вальцов; 2 – электромотор; 3 – приемная воронка;

4 – пружины; 5 – рама

Глиняная масса, продавливаясь через небольшие от- верстия в валках, разделяется на мелкие гранулы. Масса в гранулах не имеет анизотропного строения и не дает трещин

визделиях по плоскостям скольжения слоев глины.

Вбегунах мокрого помола (рис. 48) происходит разде- ление комьев глины, истирание этих комьев и твердых вклю- чений, увлажнение, а также продавливание обработанной массы через отверстия в дне бегунов.

109

На бегунах обрабаты- вают глиняную массу влаж- ностью, близкой к формо- вочной.

Перемешивание массы обычно проводят в двух- вальных лопастных смесите- лях (рис. 49), где масса мно- гократно последовательно разрезается в различных на- правлениях и перемешивает- ся лопастями. В этой машине глиняная масса обычно так- же увлажняется. При увлаж-

нении происходит полная гидратация глинистых частиц, диспергирование, выравнивание плотности, уменьшение ани- зотропии материала, приобретенной им в процессе обработ- ки. Чем длительнее процесс набухания, тем полнее проходят все эти процессы, тем больше будет разрушена естественная структура глин.

Рис. 49. Двухвальный лопастный смеситель: 1 – корыто, 2 – валы, 3 – лопасти, 4 – подшипник, 5 – привод

110