32470

Технология художественных изделий из керамики

Книга

Культурология и искусствоведение

Обжиг керамических изделий 3й разряд Сформировать знания о процессе обжига керамических изделий его видах и способах. Назначение и суть обжига керамических изделий. Виды и способы обжига. Объясняет назначение обжига керамических изделий виды и способы обжига правила загрузки и выгрузки изделий устройство обжиговых печей.

Русский

2013-09-04

498.54 KB

54 чел.

Учреждение образования «Минский государственный профессионально-технический колледж декоративно-прикладного искусства имени Н.А.Кедышко»

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

Предмет «Технология художественных изделий из керамики»

Специальность: 3-15 02 01 «Декоративно-прикладное искусство».

Квалификация: 3-15 02 01-53  «Изготовитель художественных изделий из керамики» 3 разряда.

Тема  «10.Обжиг керамических изделий»

Содержание.

1.Средства нормативного обеспечения:

  1. фрагмент типовой учебной программы;
  2. фрагмент календарно-тематического плана;
  3. планы учебных занятий.

2. Средства учебно-методического обеспечения:

  1. характеристика темы;
  2. учебно-воспитательные задачи и цели;
  3. методические рекомендации по изучению темы.

3. Перечень средств обучения .

4. Конспект темы.

Фрагмент содержания типовой учебной программы по предмету

«Технология художественных изделий из керамики»

Цель изучения темы

Содержание темы

Результат

10. Обжиг керамических изделий

3-й разряд

Сформировать знания о процессе обжига керамических изделий, его видах и способах.

Назначение и суть обжига керамических изделий. Виды и способы обжига. Загрузка керамических изделий в печь. Устройство обжиговых печей, правила их эксплуатации.

Объясняет назначение обжига керамических изделий, виды и способы обжига, правила загрузки и выгрузки изделий, устройство обжиговых печей.

4-й разряд

Дать понятие о физико-химических процессах, происходящих во время обжига.

Физико-химические процессы, происходящие во время обжига керамических изделий. Непрерывный и периодический цикл обжига изделий. Требования к температурному режиму обжига.

6.4. ИХК3 Iз – А3, Б, В, Г, Д1, Д2, Е;

6.4. ИХК4 II – А2, Б, В, Г, Д1, Д2, Е;

6.4. ИХК5 I – А2, Б, В, Г, Д, Е

Объясняет процессы, происходящие во время обжига керамических изделий, описывает циклы и режимы обжига изделий в зависимости от вида топлива.

Фрагмент календарно-тематического плана

№ уроков.

Наименование тем, разделов программы, урока.

Количество часов.

Цель темы, урока.

Тип урока.

Наглядные пособия, нормативно-техническая документация, Т.С.О. и др.

Самостоятельная работа учащихся на уроке и дома.

Внутри и межпред-метные

связи.

1

2

3

4

5

6

7

8

10. Обжиг керамических изделий

6

Г.И.Иманов, В.С.Косов, Г.В.Смирнов.

«Производство художественной керамики»

69-70

Процессы, протекающие в керамической массе при обжиге.

2

Сформировать знания о процессе обжига.

Сообщение новых знаний.

Таблицы, карточки-задания.

§ 41

Производ-ственное обучение.

71-72

Режимы обжига фарфоровых и фаянсовых изделий.

2

Дать понятие о режимах обжига.

Сообщение новых знаний.

Таблицы, карточки-задания.

§ 42

Производ-ственное обучение.

73

Печи для обжига тонкой керамики.

1

Дать понятие о печах для обжига тонкой керамики.

Сообщение новых знаний.

Таблицы, карточки-задания.

§ 43

Производ-ственное обучение.

74

Интенсификация процессов обжига. Производственные операции, связанные с обжигом изделий.

1

Дать понятие об интенсификации процессов обжига.

Сообщение новых знаний.

Таблицы, карточки-задания.

§ 44

Производ-ственное обучение.

ПЛАН УРОКА №69-70

Тема по программе: «10.Обжиг керамических изделий» -- 6  часов.

Тема урока: «Поцессы, протекающие в керамической массе при обжиге» -- 2 часа.

Цели урока

Обучающая  -- сформировать знания о процессе обжига.

Развивающая – способствовать развитию  умения  анализировать; активизировать мыслительную деятельность; развитию  внимание.

Воспитательная – умение работать в коллективе; бережное отношение к оборудованию, изделиям и материалам; содействовать воспитанию эстетически развитой личности.

Тип урока: сообщение новых знаний.

Форма урока: лекция, беседа.

Материально-техническое обеспечение урока: образцы декорированных изделий, фотографии, карточки-задания, таблицы на электронном носителе, ноутбук.

Ход урока

  1. Организационная часть (_3_мин.).
  2. Опрос по предыдущему материалу.
  3. Сообщение темы и цели урока.
  4. Изложение нового материала.
  5. Демонстрация  плакатов  с изображением схем процессов, происходящих при обжиге изделий.
  6. Ответы на вопросы учащихся по теме урока.
  7. Проверка усвоения нового материала.
  8. Выдача домашнего задания.
  9. Рефлексия.

Вопросы по теме  предыдущего  урока «Методы сушки и конструкции сушилок»

  1. Опишите процесс сушки керамической массы в одну стадию.
  2. Опишите процесс сушки керамической массы в два приёма.
  3. Опишите конструкции сушилок.

Вопросы по теме  урока «Процессы, протекающие в керамической массе пр обжиге».

  1. Опишите технологию обжига керамическких изделий.
  2. Для чего необходим обжиг керамических изделий?
  3. Каково время  обжига керамической массы?

ПЛАН УРОКА №71-72

Тема по программе: «10.Обжиг керамических изделий» -- 4 часа.

Тема урока: «Режимы обжига фарфорофых и фаянсовых изделий» -- 2 часа.

Цели урока

Обучающая  -- дать понятиое о процессе бжига.

Развивающая – способствовать развитию  умения  анализировать; активизировать мыслительную деятельность; развитию  внимание.

Воспитательная – умение работать в коллективе; бережное отношение к оборудованию, изделиям и материалам; содействовать воспитанию эстетически развитой личности.

Тип урока: сообщение новых знаний.

Форма урока: лекция, беседа.

Материально-техническое обеспечение урока: образцы декорированных изделий, фотографии, карточки-задания, таблицы на электронном носителе, ноутбук.

Ход урока

  1. Организационная часть (_3_мин.).
  2. Опрос по предыдущему материалу.
  3. Сообщение темы и цели урока.
  4. Изложение нового материала.
  5. Демонстрация  плакатов  с изображением схем процессов, происходящих при обжиге изделий и режимами обжига .
  6. Ответы на вопросы учащихся по теме урока.
  7. Проверка усвоения нового материала.
  8. Выдача домашнего задания.
  9. Рефлексия.

Вопросы по теме  предыдущего  урока «Методы сушки и конструкции сушилок»

  1. Опишите процесс сушки керамической массы в одну стадию.
  2. Опишите процесс сушки керамической массы в два приёма.
  3. Опишите конструкции сушилок.

Вопросы по теме  урока «Процессы, протекающие в керамической массе пр обжиге».

  1. Опишите технологию обжига керамическких изделий.
  2. Для чего необходим обжиг керамических изделий?
  3. Каково время  обжига керамической массы?

ПЛАН УРОКА №73

Тема по программе: «10.Обжиг керамических изделий» -- 4 часа.

Тема урока: «Печи для обжига тонкой керамики» -- 1 час.

Цели урока

Обучающая  -- дать понятиое о печах для обжига тонкой керамики.

Развивающая – способствовать развитию  умения  анализировать; активизировать мыслительную деятельность; развитию  внимание.

Воспитательная – умение работать в коллективе; бережное отношение к оборудованию, изделиям и материалам; содействовать воспитанию эстетически развитой личности.

Тип урока: сообщение новых знаний.

Форма урока: лекция, беседа.

Материально-техническое обеспечение урока: образцы декорированных изделий, фотографии, карточки-задания, таблицы на электронном носителе, ноутбук.

Ход урока

  1. Организационная часть (_3_мин.).
  2. Опрос по предыдущему материалу.
  3. Сообщение темы и цели урока.
  4. Изложение нового материала.
  5. Демонстрация  плакатов.
  6. Ответы на вопросы учащихся по теме урока.
  7. Проверка усвоения нового материала.
  8. Выдача домашнего задания.
  9. Рефлексия.

Вопросы по теме  предыдущего  урока «Процессы, протекающие в керамической массе при обжиге».

  1. Опишите технологию обжига керамическких изделий.
  2. Для чего необходим обжиг керамических изделий?
  3. Каково время  обжига керамической массы?

Вопросы по теме  урока  «Печи для обжига тонкой керамики»

  1. Назвите основные типовые размеры печей
  2. Опишите  конструкции печей   для обжига фарфора и фаянса.
  3. Опишите  конструктивные особенности печных вагонеток, которые играют большую роль в установлении и стабилизации режима политого обжига.
  4. Расскажите о достоинствах и недостатках туннельных  печей.
  5. Расскажите о мерах, предпринимаемых для улучшения обжига изделий в туннельных  печах.

ПЛАН УРОКА №74

Тема по программе: «10.Обжиг керамических изделий» -- 4 часа.

Тема урока: «Интенсификация процессов обжига. Производственные операции, связанные с обжигом изделий» -- 1 час.

Цели урока

Обучающая  -- дать понятиое об интенсификации процессов обжига.

Развивающая – способствовать развитию  умения  анализировать; активизировать мыслительную деятельность; развитию  внимание.

Воспитательная – умение работать в коллективе; бережное отношение к оборудованию, изделиям и материалам; содействовать воспитанию эстетически развитой личности.

Тип урока: сообщение новых знаний.

Форма урока: лекция, беседа.

Материально-техническое обеспечение урока: образцы декорированных изделий, фотографии, карточки-задания, таблицы на электронном носителе, ноутбук.

Ход урока

  1. Организационная часть (_3_мин.).
  2. Опрос по предыдущему материалу.
  3. Сообщение темы и цели урока.
  4. Изложение нового материала.
  5. Демонстрация  плакатов.
  6. Ответы на вопросы учащихся по теме урока.
  7. Проверка усвоения нового материала.
  8. Выдача домашнего задания.
  9. Рефлексия.

Вопросы по теме  предыдущего  урока «Печи для обжига тонкой керамики»

  1. Назвите основные типовые размеры печей
  2. Опишите  конструкции печей   для обжига фарфора и фаянса.
  3. Опишите  конструктивные особенности печных вагонеток, которые играют большую роль в установлении и стабилизации режима политого обжига.
  4. Расскажите о достоинствах и недостатках туннельных  печей.
  5. Расскажите о мерах, предпринимаемых для улучшения обжига изделий в туннельных  печах.

Вопросы по теме  урока  «Интенсификация процессов обжига. Производственные операции, связанные с обжигом изделий»

  1. Какие параметры обжига  контролируют  при производстве керамических изделий?
  2. Каким оборудованием выполняют контроль температур в печах для обжига художественной керамики ?
  3. Перечислите стандартные  термопары.
  4. Из каких масс изготовляют  керамические пироскопы?

Характеристика темы.

    Тема программы «10.Обжиг керамических изделий» рассчитана на 6 часов  теоретических занятий.

      В данной теме расскрывются назначение и суть обжига керамических изделий. Виды и способы обжига. Загрузка керамических изделий в печь. Устройство обжиговых печей, правила их эксплуатации. Физико-химические процессы, происходящие во время обжига керамических изделий. Непрерывный и периодический цикл обжига изделий. Требования к температурному режиму обжига.

Учебно-воспитательные цели и задачи    

        

Сформировать знания о процессе обжига керамических изделий, его видах и способах.

Дать понятие о физико-химических процессах, происходящих во время обжига.

      Развить умение анализировать, активизировать мыслительную деятельность, развить внимание.

    Воспитать  умение работать в коллективе; бережное отношение к материалам;  содействовать воспитанию эстетически развитой личности.

Методические рекомендации по изучению темы «10.Обжиг керамических изделий»

        Преподаватель   объясняет назначение обжига керамических изделий, виды и способы обжига, правила загрузки и выгрузки изделий, устройство обжиговых печей. Объясняет процессы, происходящие во время обжига керамических изделий, описывает циклы и режимы обжига изделий в зависимости от вида топлива.

Перечень средств обучения

Перечень учебной литературы

№ п/п

Адаптированная и научно-популярная литература

1

Г.И.Иманов, В.С.Косов, Г.В.Смирнов

Производство художественной керамики

М.: Высшая шк., 1985г.

2

Акулова Л.Ф., Приблуда С.З.

Материаловедение и технология производства художественных керамических изделий

М., 1979г.

3

Л.Ф.Акунова, В.А.Крапивин

Технология производства и декорирования художественных керамических  изделий

Москва Высшая школа 1984

Перечень наглядных средств обучения

№ п/п

Наименование

1

Образцы керамических изделий

2

Иллюстрированный материал по теме

3

Таблицы

4

Карточки-задания

Конспект темы

§ 41. Общие сведения

В производстве художественной керамики обжиг занимает важнейшее место, так как определяет не только физико-механические свойства материала, характер технологии и экономику предприятия, но и в значительной степени художественные достоинства и качество изделий.

 Понятие обжиг включает в себя комплекс последовательно происходящих в обжигательной печи процессов: подогрев исходного материала, доведение температуры обжигаемого материала до установленного для него максимума со всеми регламентированными технологией температурными и газовыми выдержками (в окислительной, восстановительной или нейтральной газовой среде) и охлаждение готовой продукции. Время от начала подогрева исходного материала до окончания охлаждения готовой продукции называется циклом обжига.

В зависимости от назначения и характера керамического материала в производстве художественной керамики используют однократный и двукратный (утельный  и политой) обжиг. В данной главе будет рассмотрен  политой (второй) обжиг.

Превращение керамического полуфабриката под воздействием высоких температур и газовой среды в изделие, обладающее необходимой прочностью и требуемыми эстетическими свойствами, обусловлено протеканием ряда сложных физико-химических процессов. Знание  этих процессов необходимо для правильного выбора и организации технологии обжига с целью получения изделий с высокими художественными и потребительскими свойствами.

Топливо, применяемое при обжиге керамических изделий, представляет собой горючее вещество органического происхождения, состоящее главным образом из соединений углерода С и водорода Н, способное активно гореть в воздухе с образованием газообразных продуктов и выделяющее значительное количество теплоты на единицу массы или объема.

В промышленности используются различные виды топлива: твердое, жидкое, газообразное. По происхождению топливо подразделяют на искусственное и природное. В производствах художественной керамики в основном применяют природный газ, а также жидкое топливо — продукты перегонки нефти.

Горением называется реакция окисления горючих элементов топлива кислородом. В результате протекания процессов горения образуются продукты горения (дымовые газы), а вследствие выделения теплоты создается определенная температура. Окислителем в процессах сжигания топлива служит атмосферный воздух (23,2% по массе и 21% по объему свободного кислорода).

Количество воздуха, необходимое для горения любого топлива, можно определить по количеству кислорода, вступающего в реакцию окисления горючих составляющих топлива. Например, СН4 + 202 = 2Н20 4- С02, т. е. для полного горения 1нм3 метана требуется 2 нм3 кислорода. Следовательно, зная количество отдельных газов в 1 нм3 газообразного  топлива, можно подсчитать количество кислорода, а затем и воздуха, теоретически потребного для его полного сгорания.

На практике для полного сжигания топлива требуется некоторый избыток воздуха. Коэффициент, показывающий отношение действительного количества воздуха, введенного для горения, к теоретически необходимому, называется коэффициентом избытка (расхода) воздуха и обозначается а (альфа). Числовое значение коэффициента а зависит от вида топлива, способа его сжигания, конструкции топливосжигающих устройств и условий их  эксплуатации и колеблется oт 1,05 до 1,25. Полное сжигание топлива при а=1 возможно, если топливо полностью смешивается с воздухом, идущим на горение,  т. е. представляет собой готовую горючую смесь.

Продукты горения (дымовые газы), получаемые от  сжигания топлива при а = 1, не содержат свободного кислорода и продуктов неполного сгорания, следовательно, они не способны окислять или восстанавливать химические соединения, поэтому их называют нейтральной газовой средой.

Продукты горения, образующиеся от сжигания топлива при а>1, содержат избыточный кислород, который, участвуя в химических процессах, окисляет другие элементы. Поэтому дымовые газы, содержащие свободный кислород, называют окислительной газовой средой.

Восстановительная газовая среда характеризуется сжиганием топлива с недостатком кислорода (а<1). ( Дымовые газы при этом содержат способные к горению  оксид углерода СО и водород Н2, которые являются  восстановителями, способными связать кислород.

Качество каждого топлива определяется прежде всего его теплотой сгорания, т. е. количеством теплоты (Дж), которое выделяется при полном сгорании 1 кг или 1 нм3 топлива. Для сравнения и оценки разных видов топлива пo их теплоте сгорания введено понятие условного топлива. Под условным подразумевается топливо, теплота сгорания которого равна 29,3 МДж.

§ 42 Технология обжига

Рассмотрим физико-химические процессы, протекающие при обжиге художественной керамики, на примере типового режима политого обжига твёрдого фарфора (рис.59)

Первый период обжига (20…9500С) характеризуется различными физико-химическими реакциями, зависящими от предварительной подготовки изделий к политому обжигу, а также сушки изделий после глазурования. Предварительная подготовка зависит от степени первого обжига и определяется наличием в составе изделий газообразных продуктов.

В первую очередь удаляется остаточная механически связанная и гигроскопическая вода. Оба вида воды испаряются при температуре 110…1300С.

Для предотвращения образования трещин скорость  нагрева изделий на первом этапе обжига необходимо  ограничивать, подбирая ее в зависимости от температурного режима первого обжига, равномерности распределения температуры в садке изделий, их влажности, толщины стенок, а также от формы  сложная конфигурация изделий требует меньшей скорости нагрева, качества топлива и пр.

Садка — это расположение керамических изделий на  многоярусной этажерке, регламентированное технологической инструкцией каждого завода. Такую этажерку изготовляют из огнеупорного материала — огнеприпаса в виде плит, опирающихся на стойки. Этажерка смонтирована на подвижной вагонетке, отфутерованной также огнеупорным материалом. Изделия для обжига можно ставить (забирать) на плиты этажерки (в основном полые) и в капсели (плоские), которые затем устанавливают на вагонетку в виде капсельных колонн.

Капсель — это приспособление из огнеупорного материала для обжига плоских изделий, диаметр (длина, ширина) и высота которого соответствует размерам этих изделий. Верх капселя выполнен по профилю дна обжигаемого изделия. Обжигаемое изделие ставят на плиту этажерки, накрывают сверху капселем, на который устанавливают следующее изделие, вновь накрываемое капселем, и т. д. Капсели с изделиями, установленные один на другой, образуют колонну капселей.

После прогрева фарфоровых изделий осуществляется более интенсивный подъем температуры. Скорость подъема температуры при ее равномерном распределении в объеме садки ограничивается термической стойкостью нагреваемых тонкостенных изделий, капселей и огнеприпаса печных вагонеток. В этом интервале температур происходит окончательная дегидратация глинистого вещества и полное удаление химически связанной гидратной воды, если этот процесс не получил завершения при первом обжиге. Наиболее активно пары гидратной воды выделяются в интервале температур 500...600°С.

Дегидратация глинистых материалов сопровождается следующим их превращением:

Аl203 • 2SiO2 • 2Н2О500…6000С А12Оэ • 2SiOo + 2H2Ot

                                 (метакаолчнит)

Поскольку при указанных температурах фарфор обладает еще достаточно большой пористостью, бурное выделение влаги в этот период не приводит к растрескиванию черепка изделий. Печная газовая среда не влияет на удаление гидратной воды.

Примерно с температуры 200 до 500°С изделия при обжиге поглощают (адсорбируют) сажистый углерод из дымовых газов. Выше 7000С начинается его постепенное выгорание, которое более активно происходит в окислительной среде. Одновременно осуществляется возгонка органических веществ, содержащихся в глинистых материалах, которая также сопровождается науглероживанием черепка. Чтобы уменьшить науглероживание изделия, необходимо в этом интервале температур поддерживать окислительную газовую среду (а = 2...4).

Не выгоревший при достижении 1000°С углерод, как и остатки неудаленной влаги, на более поздних этапах обжига способствуют образованию вздутий в виде «прыщей» в результате закрытия жидкой фазой, которая начинает образовываться при температуре 950°С, некоторой части капилляров в обжигаемом черепке.

Не выгоревший к началу восстановительного периода адсорбированный черепком углерод может вызвать дефекты и в последующих периодах обжига фарфора, особенно в начальный период охлаждения, поскольку после периода восстановления, когда соотношение С0:С02 станет меньше 0,1, возможно его выгорание с образованием газовых пузырьков, обусловливающих возникновение на фарфоре наколов и кратеровидных углублений.

Органические вещества так же, как и адсорбированный углерод, должны быть полностью удалены из черепка к началу восстановительного периода в резко окислительной газовой  среде с избытком свободного кислорода  (около 4 …6 %), поскольку при температуре свыше 1050оС  обжиг уже ведется в восстановительной атмосфере.

Необходимость выжигания органических веществ до температуры 950°С обусловлена еще и тем, что при этой  температуре фарфор обладает достаточно высокой пористостью (газопроницаемостью), способствующей беспрепятственному выходу газов, которые образуются при сгорании органических веществ. Продолжительность выжигания органических веществ из фарфора зависит от  его толщины и содержания кислорода, а также от объема садки.

В этом периоде (при температуре 575°С) обжига происходит реакция превращения -кварца в а-кварц, которая сопровождается увеличением объема изделий, что, однако, не вызывает появления дефектов. Объясняется это наличием большого количества пор в нагреваемой фарфоровой массе. Кроме того, при расширении   в поверхностных слоях изделия возникают сжимающие усилия, которым материал хорошо сопротивляется.  

До температуры 1000°С в основном заканчивается  декарбонизация (термическое разложение) углекислых магния MgC03 и кальция СаС03, присутствующих в ; фарфоровой массе. Карбонат магния MgC03 начинает разлагаться при температуре 650°С, а карбонат кальция  СаС03 — при 920°С по следующим реакциям:

MgC03Mg0 + C02; CaC03Ca0 + C02

При таких относительно низких температурах материал имеет еще большую газопроницаемость, что способствует беспрепятственному выходу образующегося при разложении карбонатов углекислого газа С02.

Второй период обжига протекает при температуре от   950 до 1050°С в резко окислительной среде. В этот период кроме завершения реакции декарбонизации и превращения - в а-кварц происходит интенсивное выгорание углерода в черепке, полное освобождение материала от остатков гидратной воды, а также окисление соединений железа.

Нагрев изделий во второй период обжига носит почти изотермический характер, что способствует выравниванию температурного поля в объеме садки изделий.

В период окислительной выдержки очень нежелательна замена (даже кратковременная) окислительной среды на восстановительную, так как при этом произойдет повторное науглероживание черепка. При относительно большом содержании СО может произойти не только науглероживание черепка, но и восстановление окислов тяжелых металлов, вводимых в глазурь. Кроме того, при выходе из черепка газообразных продуктов восстановления, в самой глазури образуются кратерообразные углубления.

Третий период обжига — восстановительный. Восстановительный период создается увеличением концентрации СО в продуктах горения топлива в температурном интервале 1050...1250°С. Оксид углерода СО восстанавливает оксид железа Fe203 до оксида FeO, а сульфаты кальция CaS04 и натрия Na2S04 — до сульфидов и сульфитов, что предотвращает вспучивание черепка и способствует созданию эффекта «отбеливания» фарфора. Кроме того, FeO благоприятствует образованию стекловидной (жидкой) фазы, расширяет интервал спекания. Стекловидная фаза, в свою очередь, способствует интенсивности протекания реакции муллитообразования (муллит — основная составляющая кристаллической фазы фарфора).

Реакции восстановления оксида железа Fe203 до FeO осуществляется по следующим схемам:

3Fe203 + C02Fe304 + С02

Fe304 + CO3FeO + C02 

02 + 2C02C02 

2FeO + Si022Fe0 • Si02

Повышение температуры в этот период обжига и концентрации СО ускоряет приведенные выше реакции, но при слишком интенсивном или слишком позднем (по температуре) процессе восстановления скорость образования стекловидной фазы может превзойти скорость восстановительных реакций, и газы, не найдя выхода из черепка, вызовут образование в нем вздутий. Стекловидная фаза образуется в основном в интервале температур 1150...1170°С, хотя в небольшом количестве она образуется уже при температуре 950... 1000°С. В фарфоровой массе присутствуют и другие компоненты, выделяющие газы при нагреве, поэтому эти газы должны быть также удалены до достижения температуры 1170°С,хотя в небольшом количестве она образуется уже при температуре 950…1000 0 С. В фарфоровой массе присуствуют и другие компоненты, выделяющие газы при нагреве, поэтому эти газы должны быть также удалены до достижения температуры 1170 0С,т. е. до плавления полевого шпата, когда фарфор обладает еще достаточной газопроницаемостью.

Реакции восстановления сульфатов кальция CaS04 и  натрия Nn2S04 протекают по следующим схемам:

CaS04 + C0CaS03 + С02 

CaS03 + СОСаО + S02+ C02

Na2S04 + C0Na2S03 + C02

Na2S03 + C0Na20 + S02+ C02

Если восстановительную среду в этот период заменить окислительной, то разложение сульфатов закончится при температурах, превышающих точки плавления полевого шпата, что также приведет к образованию вздутий. Воестановительная среда значительно снижает температуру газовыделения компонентов массы, что способствует получению бездефектного (без вздутия) черепка.

В продуктах горения СО может содержаться в количестве от 3 до 8% в зависимости от типа печи. Увеличение содержания СО нежелательно, так как при этом в продуктах горения образуется сажа, которая осаждается на изделиях. При дальнейшем ее выгорании могут возникнуть дефекты на глазури — наколы.

Продолжительность восстановительного периода определяется в основном толщиной и формой обжигаемых изделий.

Рассматриваемый температурный интервал 1050... 1250°С сопровождается интенсивной усадкой массы. При этом капилляры и поры в черепке постепенно закрываются, а диффузия газов затухает. Наиболее интенсивно усадка протекает в интервале температур 1000...1200°С. Наибольшая усадка соответствует и наибольшему уплотнению черепка.

Четвертый период обжига (1250...1410°С) — спекание фарфора — протекает в условиях нейтральной среды, когда необходимо предупреждать реакции окисления восстановленных в предыдущем периоде красящих оксидов.

В этот период продолжается разложение алюмосиликатов, содержащихся в керамической массе, на свободные оксиды с последующим образованием муллита (ЗАl203 • 2Si02) и свободного кварца; завершается образование стекловидной и кристаллической фаз; происходит спекание фарфора, при котором он приобретает   основные физико-механические свойства, а также химическую стойкость.

Этот период протекает от температуры 1250°С до конечной температуры обжига, величина которой в зависимости от состава фарфоровой массы может колебаться от 1280 (мягкий фарфор) до 1410°С (твердый фарфор). Для качественного проведения процесса обжига необходимо знать температуру начала спекания и температуру наибольшего уплотнения черепка. Чтобы получить требуемую микроструктуру, характеризующуюся закрытой пористостью от 2 до 4%, оптимальную температуру обжига устанавливают на (20...50)°С выше температуры наибольшего уплотнения. Повышение температуры выше оптимальной вызовет пережог фарфора, при котором снижается белизна, увеличивается пористость, уменьшается прочность изделий.

В этот период необходимо довольно точно выдерживать нейтральную среду, так как отклонение от нее в ту или иную сторону может привести к нежелательным последствиям: усиление восстановления опасно из-за возможности поглощения углерода глазурью; повышение содержания кислорода недопустимо, так как обусловливает возможность пожелтения фарфора. Вместе с тем газы с незавершенной реакцией горения способствуют выравниванию температуры по объему печи.

Четвертый период обжига завершается выдержкой при максимальной температуре в течение времени, необходимого для завершения реакций спекания, а также более равномерного распределения кристаллической фазы в стекловидной. Длительность выдержки зависит от объема обжигаемых изделий. Чрезмерное увеличение выдержки вызывает пережог изделий. Отсутствие же выдержки при быстром подъеме температуры от 1250°С до максимальной создает недожог изделий.

Пятый период обжига — резкое охлаждение. При охлаждении фарфора большое значение имеет точка перехода стекловидной фазы из расплавленного в твердое упругое состояние и точка отверждения глазури.

Температуре перехода в твердое состояние соответствует точка отверждения глазури на фарфоре. У глазурей твердых фарфоров эта точка находится около температуры 700°С, у глазурей мягких фарфоров — 550°С. Для того чтобы между черепком и глазурью не появились термические напряжения, рекомендуется снижать скорость охлаждения в этих интервалах температур. В противном случае может возникнуть растрескивание глазурного покрова. Чрезмерно замедленное охлаждение может привести к потере блеска глазури из-за ее кристаллизации. Знание точки перехода важно еще и потому, что от оптимальной температуры обжига до этой точки перехода скорость охлаждения может быть весьма значительной, так как возникающие при этом термические напряжения гасятся пластической деформацией стекловидной фазы.

На начальной стадии охлаждения (1410...1000°С) на фарфоровых изделиях могут возникнуть два вида дефектов: желтизна на поверхности и матовость глазури. Желтизна возникает в результате окисления железа: 4FeO + 022Fe203. Оксид железа Fe2Os придает жёлтый оттенок поверхности изделий. Хотя жёлтый оттенок не ухудшает остальных свойств фарфора, но при этом портится внешний вид изделия. Желтизна может быть устранена при повторном обжиге, выполненном по нормальному режиму. Матовость глазури возникает из-за ее кристаллизации.

При быстром охлаждении от 1410 до 1000°С в воздушной (окислительной) среде в связи с большой интенсивностью начальной стадии охлаждения окисление FeO и кристаллизация глазури становятся невозможными, вследствие чего черепок сохраняет и белизну, и хороший блеск глазури.

Шестой период обжига — охлаждение. При дальнейшем охлаждении в интервале температур 1000...700°С жидкая фаза окончательно затвердевает и фарфор переходит из вязкого состояния в хрупкое. В этот период в изделии возникают термические и механические напряжения. Термические напряжения, возникшие из-за разности температур в период упругого состояния, исчезают послё выравнивания температуры по толщине изделий, поэтому их называют временными. Термические напряжения могут привести к разрушению изделий при охлаждении. При застывании жидкой фазы в изделии возникают механические напряжения вследствие неравномерности усадки массы по ее толщине. Такие напряжения могут также привести к разрушению изделий как в процессе охлаждения, так и у потребителя. Поэтому механические напряжения называются остаточными,

Временные и остаточные напряжения зависят от скорости охлаждения изделий в этот период. Допустимая скорость охлаждения зависит от свойств материала,размеров и формы изделий, а также от объема садки. Для уменьшения напряжений обоих видов скорость охлаждения в этот период несколько снижается. Дальнейшая скорость снижения температуры определяется термической стойкостью изделий и огнеприпаса.

§ 43. Печи

Для обжига керамических изделий применяют обжигательные печи периодического и непрерывного действия.

К  печам периодического действия, называемым горнами или камерными печами, относятся печи, в которых периоды работы, включающие нагрузку, обжиг и выгрузку обжигаемого материала, периодически повторяются. Продолжительность периода работы таких печей зависит от вида обжигаемого материала, объема печи, вида  топлива, конструкции печи, материала кладки и других факторов и может длиться до нескольких суток.

Печи периодического действия, применяемые в производстве художественной керамики, классифицируют по  различным признакам: способу нагрева и отопления, этажности, характеру движения топочных газов, форме  рабочей камеры.

По способу нагрева печи периодического действия бывают прямого нагрева, когда топочные газы непосредственно омывают обжигаемые изделия, и косвенного муфельного нагрева, когда топочные газы непосредственно не соприкасаются с изделиями.

По способу отопления печи периодического действия 1лодразделяют на пламенные, в которых обжиг ведется за счет сжигания какого-либо топлива, и электрические, в которых обжиг ведется за счет использования электроэнергии.

По этажности печи периодического действия разделяют на одно-, двух- и трехэтажные.

По характеру движения топочных газов в рабочей  камере пламенные печи периодического действия бывают с прямым и обратным пламенем.

По форме рабочей камеры печи периодического действия подразделяются на круглые и прямоугольные.

Перечисленная классификация охватывает только основные признаки печей периодического действия. Такие печи могут конструктивно в значительной степени отличаться одна от другой, однако большинство из них имеют  и общие элементы. Пламенные печи периодического действия включают в себя следующие основные элементы (рис. 57):

стены 5 и свод рабочей камеры; ходок 6, через который загружается и выгружается обжигаемый материал; топку 1, в которой сжигается топливо; под печи 10,на которой устанавливается обжигаемый материал; газовые каналы 11, по которым перемещаются продукты сгорания, выходящие из рабочей камеры; каркас печи 4, связывающий кладку стен; гляделки 2, через которые ведут наблюдение за нагревом обжигаемого материала; дымовую трубу 9, соединяющуюся с рабочей камерой посредством газохода 7; каналы 3, используемые для ускорения охлаждения обжигаемого материала. Силу вытяжки дымовых газов из печи регулируют шибером 8. Дымовая труба может быть устроена непосредственно на печи или вне её, как показано на рисунке.

Обжигаемые изделия устанавливают в капсели по одной или по несколько штук. Капсели размещают в рабочей камеру печи в виде колонн (столбов). Такое размещение называется столбовой садкой. Столбы размещают на поду печи по кругу или параллельными рядами.

Круглые печи в зависимости от диаметра рабочей камеры имеют один или два ходка и от 4 до 12 топок, расположенных равномерно по окружности в толще стены с околотопочными приямками.

В поду печи в  зависимости от ее конструкции могут быть устроены вертикальные каналы, объединяемые в единый газоход (коллектор), из которого топочные газы попадают либо в дымовую трубу, либо во второй этаж печи.

При загрузке печи полуфабрикаты располагают так, чтобы подовые отверстия оставались открытыми для свободного прохода печных газов.

В трехэтажных печах периодического действия лучше используется температура отходящих газов (дыма). В камерах второго этажа такой печи предварительно  обжигается фарфор при температуре 850... 1000°С, а камеры третьего этажа используются для сушки изделий.

Этажам (камерам) печи соответствуют и этажи производственных помещений. Многоэтажные печи характерны для заводов старой, довоенной постройки, где производственный процесс осуществлялся по вертикали.

Объем рабочей камеры печи периодического действия сказывается на его технико-экономических показателях. Так, у печей с камерой малого объема на единицу массы садки затрачивается больше топлива, чем у печей с большой камерой. Однако равномерность распределения температуры по высоте и сечению садки лучше у печей с малой камерой, что дает возможность сократить время обжига в этих печах.

В пламенных печах прямого нагрева лучше используется топливо, чем в муфельных печах.

В  муфельных пенах периодического действия (рис. 58) рабочее пространство 1 с садкой защищено от топочных газов, проходящих в газоходах 3 между муфельной стенкой 2 и огнеупорной кладкой стен и свода печи. Поэтому эти печи сооружают только для обжига керамических декорированных изделий, когда контакт изделий с топочными газами недопустим, например из-за опасения засорки изделий или изменения цвета их раскраски (декора).

При сооружении печей периодического действия дли кладки стен, свода, пода печных камер используют огнеупорные, теплоизоляционные и облицовочные материалы.

Внутреннюю футеровку (огневую рубашку) камер печей, воспринимающую высокие рабочие температуры и несущую при этом значительные механические нагрузки, выполняют из высококачественного огнеупора толщиной в 1,5...2 кирпича.

Тепловую изоляцию, расположенную за огневой рубашкой камеры, изготовляют из огнеупорного материала, обладающего малой теплопроводностью.

В многоэтажных печах, где кладка несет большие нагрузки, толщина стен нижней камеры достигает 1,5 м и более. Своды камер, топок, ходков выкладывают из фасонного огнеупорного кирпича по специальной опалубке.

Одноэтажные печи периодического действия с прямоугольной рабочей камерой имеют стены несколько меньшей толщины, так как они несут меньшие нагрузки и можно использовать теплоизоляционные материалы, выпускаемые в виде минераловатных матов, которые снаружи крепят к кирпичной кладке стены.

В современных печах периодического действия с прямоугольной рабочей камерой всю тяжесть конструкции несет металлический каркас печи, на котором крепится слой каолиновой ваты — огнеупора, обладающего высокой теплоизоляционной способностью. Применение такого огнеупорного материала позволяет уменьшить толщину стен печи до 250...300 мм, вследствие чего они быстро разогреваются и также быстро охлаждаются, т. е. обладают малой тепловой инерцией. Свод у таких печей плоскоподвесной.

В муфельны  печах периодического действия стенки муфеля выполняют из фасонных карборундовых деталей, обладающих высокой огнеупорностью и температуропроводностью. Толщину сводового покрытия уменьшают по сравнению с толщиной стен за счет применения порошкообразных засыпных : материалов, например легковесного шамота, диатомита.

Для сжигания топлива печи периодического действия оснащаются топками, которые в зависимости от вида топлива подразделяют на топки для сжигания твердого топлива и топки для сжигания жидкого и газообразного топлива.

Топка для сжигания твердого топлива (рис. 59) имеет рабочую камеру 1, в которую через дверцу 2 на колосниковую решетку 5 загружают твердое топливо. Канал 7 с перевальной стенкой 6 служит для направления продуктов сгорания в камеру печи. Под колосниковой решеткой 5 размещается подтопочное пространство 4. Для обслуживания топки около нее устраивают углубление — приямок 3.

Твердое топливо, в основном дрова и торф, в настоящее время заменено жидким топливом и газом, обеспечивающими более стабильный процесс обжига и освобождающими рабочих-истопников от тяжелого физического труда.

Топка для сжигания жидкого и газообразного топлива (рис. 60) по конструкции проще топки для твердого топлива. Топливо поступает через сопло форсунки или газовой горелки 4 в рабочую камеру  1 сгорает там. Затем по каналу 3 для вылета пламени и перевальную, стенку 2 с решеткой топочные газы проходят в рабочую камеру печи.

Топки для создания требуемой тяги и положительного давления на поду размещаются значительно ниже уровня пода рабочей камеры печи, зачастую в подвалах производственных зданий.

При отоплении печи жидким топливом (мазутом, соляровым маслом) топки оборудуют форсунками — устройствами для распыливания жидкого топлива. Оснвойной недостаток применяемых форсунок — засорение сопли при работе. Для его чистки форсунку устанавливают  на шарнирном соединении, позволяющем отводить ее от топочной камеры без отсоединения воздушной и топливоподводящей магистралей.

При отоплении печи газообразным топливом (природным газом, генераторным газом и др.) топки оборудуют горелками — устройствами для смешивания газа с воздухом. Применение в печах газообразного топлива значительно повышает возможность автоматизации проведения процесса обжига и культуру производства, упрощает регулирование процесса сжигания, так как горючие газы легко смешиваются с воздухом.

В печах периодического действия, работающих на природном газе, применяют преимущественно двухпроводные горелки низкого давления, в которые газ и воздух поступают под давлением с самостоятельным регулированием в широких диапазонах.

К печам непрерывного действия относятся проходные печи, имеющие сквозной рабочий канал (туннель) с входом и выходом обжигаемого материала, который перемещается вдоль печи. Все печи непрерывного действия можно называть туннельными, независимо от конфигурации туннеля в поперечном сечении печи. На практике печи с широким туннелем малой высоты принято называть щелевыми.

Печи непрерывного действия классифицируют по следующим признакам.

По назначению печи непрерывного действия подразделяют на печи для первого (утельного) обжига, печи для второго (политого) обжига, печи для обжига декорированных изделий, а также печи особого назначения.

По способу нагрева печи непрерывного действия бывают прямого нагрева, в которых топочные газы омывают изделия или капсели с изделиями, и муфельные когда теплота топочных газов передается через стенки муфеля.

По способу отопления печи непрерывного действия подразделяются на пламенные и электрические (электропечи).

По способу транспортирования обжигаемых изделий печи непрерывного действия разделяют на вагонеточные, салазочные, конвейерные (сетчатые, рольганговые), с шагающим подом и с газовой подушкой.

По числу рабочих каналов печи непрерывного действия  бывают одно- и многоканальными.

По времени обжига печи непрерывного действия подразделяются на традиционные туннельные и скоростные. Скоростные печи конструктивно отличаются от традиционных туннельных меньшей высотой, большим количеством топливосжигающих устройств и др. Как традиционные, так и скоростные печи применяют для первого и второго обжига керамики.

В нашей стране первые туннельные печи были построены в 1911 г. Это был прогрессивный шаг в производстве керамики, который дал возможность значительно  снизить затраты на ее производство за счет сокращения   времени обжига и трудозатрат при обжиге. В настоящее  время практически все заводы по производству тонкой  керамики оснащены туннельными печами, отличающимися длиной (от 15 до 110 м) и шириной (от 0,6 до 11,85 м).

Печь — основное технологическое оборудование завода. По пропускной способности печей определяют  производственную мощность предприятия.

Туннельные печи могут быть универсальными и специальными. В универсальных печах обжигают весь ассортимент изделий, ориентируясь на усредненные параметры обжига. Специальные туннельные печи встраиваются   в технологическую линию оборудования, выпускающего  только определенный вид изделий, например, тарелки,  чашки, блюдца и др.

Печь непрерывного действия (рис. 61) включает в  себя рабочий канал — туннель 3, выложенный из огнеупорного материала, металлический каркас 4, обрамляющий кладку, под 6 (неподвижный или подвижный),  топливосжигающие 1 или нагревательные устройства,  приточно-вытяжную вентиляцию 2, печную фурнитуру — (смотровые окна (гляделки 5) и устройства для перемещения обжигаемых изделий в печи (вагонетки, толкатели, конвейеры  и т. п.). Многие печи непрерывного действия сооружают с подпечным коридором 7, который  хотя и удорожает конструкцию, но дает возможность   контролировать подвагонеточное пространство.

Рабочий канал 3 печи непрерывного действия образуется сводом, перекрывающим канал, вертикальными  стенками и подом — низом канала.

Свод туннеля — одна из самых ответственных частей печи, так как он несет на себе большую нагрузку и должен быть прочным и газоплотным. В печах непрерывного действия применяют четыре формы свода: плоский из брусьев или плит, плоский подвесной, арочный и полуциркульный. Плоский свод обладает преимуществами по сравнению с другими формами из-за отсутствия боковых распорных усилий и лучшей аэродинамики газовых потоков в печи.


Для создания плоского свода туннель малой ширины перекрывают брусьями или плитами  1 (рис. 62, а) из огнеупорного материала, а туннели большой ширины — набором фасонных кирпичей, каждый из которых подвешивают на поперечной металлической балке 2. Такой плоский свод, называемый подвесным (рис. 62, б), легко ремонтировать, но он сложен по конструкции и дорог в изготовлении.

Создание высокоогнеупорных легковесных материалов, например каолиновой ваты, ультралегковесного пенокорунда, позволяет делать легкие подвесные своды небольшой толщины.

Арочные своды (рис. 62, в) известны с давних времен. Радиус кривизны R их может быть равен ширине перекрываемого туннеля, а угол раскрытия должен быть от 60 до 90°. Арочный свод — наиболее распространенный в печестроении. Его недостатками являются возникающие от веса свода распорные усилия в основании свода и усилия, возникающие при разогреве свода от расширения кирпичей свода. Эти усилия воспринимаются специальными металлическими продольными балками и стойками каркаса печи.

Полуциркулярный свод (рис. 62, г) —свод с углом раскрытия 180° и радиусом кривизны  R, равным половине ширины перекрываемого канала. Такой свод, применяемый в печах только для перекрытия камер вспомогательного назначения, не создает распорных усилий.

Стены туннеля в печах старой постройки достигают толщины 1...1,5 м. Они выполнены из нескольких слоев огнеупорного кирпича. Наиболее высокоогнеупорный слой, называемый рубашкой, выполняется внутри канала. Он воспринимает рабочую температуру обжига. За ним следуют менее огнеупорные и теплоизолирующие слои.

Рис 63

Рис. 63. Печи с подвижным подом:

а — вагонеточные, б — салазочные; 1 — боковое уплотнение, 2 — вагонетка, 3 — направляющие (рельсы), 4 — салазки

Все кирпичи в слоях перевязаны для прочности смещением кирпичей, лежащих в одном ряду, в другой ряд наполовину или четверть кирпича.

Кладка должна быть не только прочной, но и герметичной, чтобы горячие газы не выходили из рабочего канала в цех, а также воздух из цеха не подсасывался в печь.

Так как кладка стен при нагревании расширяется, то для предотвращения ее разрушения в каждом слое через 3...4 м устраивают температурные швы (щели), ширина которых различна для каждого огнеупорного материала. Для уплотнения щели забивают асбестовым шнуром.

В стенах размещаются различные каналы (газоходы), топки, смотровые окна — отверстия для наблюдения за процессом обжига.

Печной туннель замыкается внизу поверхностью, выполненной из огнеупорного материала и называемой подом печи. Под в туннельных печах бывает подвижным, неподвижным и комбинированным.

Подвижной под транспортирует на себе обжигаемые изделия. Широко распространен под, образуемый вагонетками, футерованными огнеупорным материалом (рис. 63, а). Поезд вагонеток 2, нагруженных обжигаемыми изделиями, перемещается в туннеле печи специальным толкателем, который устанавливается на входе в печной туннель и толкает последнюю вагонетку поезда. Вагонетки, как правило, оборудованы тяжелой металлической платформой и ходовой частью с колесами на подшипниках.

С появлением легковесных огнеупоров и сокращением времени обжига керамики стало возможным транспортировать обжигаемые изделия на легких тележках или на платформах-салазках. Платформы-салазки 4 (рис. 63, б) перемещаются вдоль туннеля на полозьях по металлическим направляющим 3. Необходимо лишь обеспечить хорошее смазывание пути, чтобы исключить большое трение между направляющими и полозьями салазок.

В печах с подвижным подом стыки между неподвижными стенами туннеля и подом (вагонетками, салазками) необходимо уплотнять. Для этой цели служат боковые уплотнения 1 — затворы. Используют два типа уплотнений— песочные и гидравлические (водяные), представляющие собой продольные желоба, прикрепленные к стенам туннеля вдоль всей печи. Герметичность уплотнения создается за счет засыпки в желоба сыпучего огнеупорного материала (песка) или залива воды, при этом ножи вагонеток всегда погружены в песок или воду. Более удобны в эксплуатации водяные затворы, в которых вода постоянно циркулирует, поддерживаясь на определенном уровне для гарантированного уплотнения. Песочные затворы менее надежны, так как песок при движении вагонеток, перемещаясь по желобу, высыпается наружу и приходится время от времени его подсыпать.

Недостаток подвижного пода печи — его большая теплоемкость. Масса обжигаемых изделий очень мала по сравнению с массой футеровки пода. Прогретая вагонетка, выходя из туннеля с обожженными изделиями, выносит много теплоты из печи.

К печам непрерывного действия с неподвижным подом (рис. 64) относится большинство печей с ускоренным циклом обжига, футерованных легковесным огнеупорным материалом и оснащенных конвейерами из жаропрочной стали, работающими при температуре до 1000°С. Эти печи более экономичны по сравнению с печами с подвижным подом, так как конвейерами выносится из печного туннеля незначительное количество теплоты, а сами они быстро прогреваются, мало влияя на температуру в туннеле печи. Под и свод в этих печах выполняют обычно муфельными; изделия нагреваются посредством излучения теплоты от их раскаленной поверхности.

К наиболее распространенным в керамическом производстве печам с неподвижным подом относятся: роликовая печь для первого обжига изделий, вертикальная (люлечная) печь, печи с ленточным(сетчатым) и роликово-сетчатым конвейером для декорированного обжига, печь со столиковым конвейером для первого обжига фарфоровых изделий и печь с газовой подушкой.

Роликовые печи непрерывного действия (рис. 64, а) применяют для обжига керамических изделий до температуры 800°С.  В этих печах ролики пронизывают кладку стен печи и опираются своими концами на подшипниковые опоры. Каждый ролик в канале печи получает принудительное вращение от одного привода, поэтому все они вращаются синхронно в одну сторону, транспортируя поддоны с изделиями. Недостаток роликовых печей — низкая температура первого обжига и необходимость возвратного транспортирования поддонов к входу в рабочий канал печи.

Печи с ленточным (сетчатым) конвейером (рис. 64, б) широко используют для обжига декорированных изделий до температуры 860°С. Плетеная сетка из жаропрочной проволоки перемещается вместе с обжигаемыми изделиями по поду печи. Недостаток этих печей — значительное вытягивание и сужение сетки, так как она скользит по кирпичному коду печи.

В последнее время в единую линию совмещают роликовый и ленточный конвейеры (рис. 64, в), при этом достигается большая надежность работы ленточной сетки и ликвидируется необходимость в поддонах.

Одна из разновидностей печей с неподвижным подом — печь, в которой обжигаемые изделия перемещаются на газовой подушке (рис. 64, г), создаваемой за счет сжигания топлива в подподовом пространстве. Горячие газы, нагнетаемые в туннель печи через перфорированный под, удерживают на весу плиты с обжигаемыми изделиями или непосредственно изделия и транспортируют их по туннелю, при этом горячие газы нагревают изделия до температуры обжига.

Распространению печей этого типа мешает отсутствие вентиляционных устройств, способных работать при высоких температурах, а также дешевых жаропрочных конструкционных материалов.

В печах с комбинированным шагающим подом (рис. 65) последний разделён на продольные участки: подвижные  и неподвижные. Подвижные участки — шагающие балки 3 — представляют собой металлические конструкции длиной, равной длине печного туннеля, футерованные сверху к огнеупорным материалом. Обжигаемые изделия в таких   печах размещаются либо на специальных плитах 2, либо непосредственно на печном поде. Каждое изделие или  плита с изделиями должны лежать одновременно на двух   неподвижных 1 и одной подвижной 3 балках печи.

При работе печи шагающие балки пода поднимают изделия или плиты с изделиями одновременно по всей длине туннеля с неподвижных участков, переносят их вперед   на определенную длину, опускают на неподвижные участки пода и возвращаются под изделиями в исходное положение. Таким образом все изделия в этой печи одновременно «шагают» от входа к выходу туннеля, обжигаясь при этом на заданную температуру.

Боковые зазоры между неподвижными и подвижными  участками печи уплотняются песочными или гидравлическими затворами 4, описанными выше. Печи с шагающим подом применяют для обжига керамики при высокой температуре (до 1300°С).

§ 44. Контроль параметров режима обжига

При производстве керамических изделий контролируют следующие параметры обжига: температуру, состав газовой среды и аэродинамический режим (давление, разрежение) в различных зонах печи (или в различные периоды обжига).

Контроль температур в печах для обжига художественной керамики выполняют пирометрами излучения (оптические и радиационные), термоэлектрическими термометрами (термопарами) и керамическими пироскопами.

Оптическими пирометрами (рис. 66) измеряют температуру нагретого тела бесконтактным методом. Принцип действия оптических пирометров основан на сравнении яркости излучения двух тел: эталонного тела и тела, температура которого измеряется. В качестве эталонного тела используют нить лампы накаливания 3, яркость излучения которой регулируется реостатом 7, находящимся в цепи источника постоянного тока. Оптические пирометры состоят из трех частей: телескопа, источника электрического тока и гальванометра 8.

Объектив 1 телескопа наводят на материал, температура которого измеряется, и путем регулирования накала нити 3 реостатом 7 подгоняют степень окраски нити и окраски раскаленного материала. Источником тока служат, как правило, сухие элементы 6. Температуру отсчитывают по шкале гальванометра 8. Между окуляром 4 и глазом 5 наблюдателя, а также нитью 3 накаливания и объективом 1 помещены световые фильтры 2 чтобы глаз воспринимал световые волны только с одной длиной от обоих светящихся тел (нить и наблюдаемый материал).

Оптические пирометры с излучающей нитью выпускают для измерения температуры от 800 до 7000°С. Расстояние от объекта измерения температуры до телескопа должно быть в пределах от 0,7 до 6 м.

Кроме оптических пирометров с исчезающей нитью широко применяют фотоэлектрические пирометры (оптические пирометры v фотоэлементом), которые позволяют записывать показания и передавать их на расстояние.

Радиационными пирометрами определяют температуру путем измерения полной энергетической яркости тела (мощности излучения нагретого тела). Пирометр снабжен оптической системой, собирающей испускаемые нагретым телом лучи на термопреобразователе. В качестве вторичных приборов применяют милливольтметры, автоматические потенциометры. Радиационными пирометрами измеряют температуру до 2500°С. Такие пирометры могут быть установлены стационарно.

В термоэлектрическом термометре первичным преобразователем служит термопара, состоящая из двух разнородных проводников. Принцип действия термопары основан на термоэлектрическом эффекте, который состоит в том, что в замкнутой цепи из двух (или нескольких) разнородных проводников возникает электрический ток из-за разности температур в месте соединения (спая) проводников.

В производстве художественной керамики используют четыре типа термопар: платинородий-платиновые (ТПП) ; платинородий (30% родия)-платинородиевые (6% родия) (ТПР); хромель-алюмелевые (ТХА); хромель- копелевые (ТХК).

Термопары ТПП надежно работают в нейтральной и окислительной средах, но быстро разрушаются в восстановительной атмосфере печи. Поэтому при измерениях в восстановительной атмосфере требуется тщательная изоляция термопары от непосредственного воздействия измеряемой среды. Чтобы увеличить срок службы термопар, в туннельных печах периодического действия термоэлектроды помещают в фарфоровые или кварцевые чехлы, которые надежно защищают платину от разрушительного воздействия на нее восстановительной среды (особенно оксида углерода). С помощью таких термопар измеряют температуру от 1300 до 1600°С.

Термопарами ТПР измеряют более высокие температуры (1600...1800°С).

Термопары ТПП и ТПР изготовляют в виде проволок диаметром 0,5 или 1 мм.

Термопара ТХА, с помощью которой измеряют температуру до 1300°С, надежно работает в нейтральной и окислительной средах; восстановительная среда вредно действует на термопару.

Термопары ТХК используют для измерения относительно низких температур (в диапазоне от 0 до 600...800°С).

Термопары ТХА, ТХК изготовляют из проволоки диаметром 0,7...3,2 мм, которую изолируют керамическими цилиндрами («бусами»).

Кроме стандартных термопар (ТПП, ТПР, ТХА, ТХК) . на практике в особых случаях применяют и нестандартные термопары (медь — константановые, железо — константановые, медь—копелевые и др.).

Термопарами, которыми измеряют более высокие температуры, можно измерять и более низкие температуры, но с большей погрешностью измерения.

В качестве вторичных приборов применяют милливольтметры. Конструкции потенциометров непрерывно улучшаются. Разработаны автоматические потенциометры с цифровым отсчетом, у которых измеряемая величина указывается непосредственно числом, в результате чего исключаются субъективные ошибки оператора и повышается точность отсчета.

Керамические пироскопы (рис. 67) изготовляют из специальных керамических масс, изменением состава которых можно дискретно (через определенное время) фиксировать Температуру (точку) плавления обжигаемого материала. Пироскопами, выполненными в виде усеченной пирамиды, контролируют температурный режим в печах периодического действия и конечные температуры в туннельных печах.

Пироскопы по температуре, при которой происходит их падение (оплавление), подразделяются на следующие номера: 90, 92, 96? 98, 104, 125, 128, 130, 132, 135, 138. Например у пироскопа 90 падение (оплавление) происходит при температуре 900°С, 92 — при 920°С, 96 — при 960.°С и т. д.

Контроль температуры пироскопами осуществляют следующим образом. Подставку с пироскопами помещают в печь или на вагонетку и через определенный г промежуток времени или при выходе вагонетки из печи   определяют температуру данной точки или максимальную температуру обжига печи по падению пироскопов.

Для контроля температурного режима в печах периодического действия керамические пироскопы собирают в колодки (подставка из огнеупорного материала, в которую вставляются пироскопы различных номеров). Номера пироскопов, из которых комплектуется колодка, должны определяться характерными точками температурно-газового режима работы печи. Эти точки определяют фазы переходов: окислительной фазы — в резко окислительную, резко окислительной — в восстановительную, восстановительной — в нейтральную. Набранные колодки устанавливают против смотровых окон, и по последовательному падению конусов обжигальщик определяет все фазы переходов процесс  обжига.

Контроль газовой среды в печах заключается в измерении процентного содержания кислорода в окислительной среде и оксида углерода в восстановительной среде. Содержание кислорода и оксида углерода контролируют переносными химическими газоанализаторами. Недостатки этих приборов: ими можно контролировать состав среды не чаще чем 2...3 раза в смену; отсутствует! Электрический выход, что не позволяет использовать эти измерительные приборы в системах автоматического регулирования (САР).

Промышленность выпускает автоматические газоанализаторы непрерывного действия: магнитный кислородомер МН-5130 и оптико-акустический газоанализатор ОА-2Ю9 (для измерения количества оксида углерода). Широкого применения в САР эти приборы не нашли из-за быстрого выхода из строя фильтров газозаборной системы (особенно при работе на жидком топливе). Такие фильтры засоряются через несколько часов непрерывной эксплуатации.

Контроль давления газа и воздуха. Давление газа и воздуха на вводе в печь составляет обычно от 800 до 4000 Па и у горелок снижается, поэтому для местного измерения давления газа и воздуха целесообразно применять жидкостные тягонапоромеры ТДЖ и ТНЖ (пределы измерений 0...6300 Па), а также мембранные напоромеры и тягомеры НМ-П1 и ТМ-ПЯ (пределы измерений от 0...250 до 0...750 Па).

Давление и разрежение в рабочем и подвагонеточном  каналах печей обычно измеряют приборами ТДЖ, ТНЖ и НМ-П1. Регистрируют давление в характерных точках печей дифманометрами ДМКФ-Т (пределы измерений от 0...10 до 0...400 Па) и ДКОФ (пределы измерений от 0...4 до 0...400 Па), работающим в комплекте со вторичным прибором ВФСМ.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

64885. Прогнозування довговічності розвитку тріщин до критичних розмірів в жароміцній сталі ЕП517-Ш при сумісному впливі втоми та повзучості 498.5 KB
  Наукова новизна отриманих результатів полягає в наступному: вперше для сталі ЕП517Ш отримані залежності впливу температур статичного тривалого статичного та циклічного з різноманітними формами циклів навантаження на характеристики в’язкості руйнування...
64886. МЕТОД І ПРИСТРІЙ ДІАГНОСТУВАННЯ ЕКСПЛУАТАЦІЙНИХ РЕЖИМІВ РОБОТИ ЗАГЛИБНИХ ЕЛЕКТРОДВИГУНІВ 522.5 KB
  Дослідити режими роботи заглибного електродвигуна під впливом зовнішніх факторів. Розробити математичну модель діагностування витрати ресурсу ізоляції заглибного електродвигуна в процесі його роботи й обґрунтувати параметри діагностування.
64887. ІМПЛЕМЕНТАЦІЯ СТАНДАРТІВ КРАЇН ЄВРОСОЮЗУ В МІГРАЦІЙНУ ПОЛІТИКУ УКРАЇНИ 142.5 KB
  Інтегрування України в європейські та світові інституційні структури вимагає приведення її чинного законодавства з питань міграції до європейських та міжнародних стандартів. Із часу становлення України як суверенної держави...
64888. ОСОБЛИВОСТІ ПРИРОДНОГО ВІДТВОРЕННЯ КОРІННИХ ДЕРЕВОСТАНІВ У ГРАБОВИХ ДІБРОВАХ ЗАХІДНОГО РЕГІОНУ УКРАЇНИ 514 KB
  Висока цінність деревини дуба приуроченість дубових лісостанів до високопродуктивних ґрунтів зумовили суттєве зменшення їх площі. Значної актуальності ця проблема набуває в період сучасного поступового потепління зростання сухості клімату та динамічного розширення площ...
64889. ІНФОРМАЦІЙНА ТЕХНОЛОГІЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ТЕХНІЧНОГО ДІАГНОСТУВАННЯ БУРИЛЬНИХ ТРУБ В ПРОЦЕСІ ЇХ ЕКСПЛУАТАЦІЇ 625.5 KB
  Технічне діагностування ТД труб нафтогазового сортаменту як один із ефективних засобів забезпечення їх експлуатаційної надійності є невід’ємною складовою частиною технології спорудження й експлуатації глибоких свердловин на нафту і газ.
64890. Теоретичні основи та агроекологічне обґрунтування заходів оптимізації продукційних процесів рослин у зрошуваних агрофітоценозах Південного Степу України 1.72 MB
  Формування продуктивності зрошуваних агрофітоценозів є складним багатофакторним процесом, оскільки залежить від природних (температура і вологість повітря, кількість атмосферних опадів, фотосинтетично активна радіація та ін.) й агротехнологічних...
64891. МЕТОДИКА ФОРМУВАННЯ ПІЗНАВАЛЬНОЇ САМОСТІЙНОСТІ СТУДЕНТІВ АГРОТЕХНІЧНОГО КОЛЕДЖУ У ПРОЦЕСІ ВИВЧЕННЯ ЗАГАЛЬНОТЕХНІЧНИХ ДИСЦИПЛІН 168 KB
  Це неможливо без змін у формуванні пізнавальної самостійності студентів без суттєвих змін змістового організаційного і методичного забезпечення навчального процесу. Проведений аналіз наукової літератури засвідчив що дослідження різних аспектів самостійної навчальної...
64892. МЕТОДИ ПІДТРИМКИ ПРИЙНЯТТЯ РІШЕНЬ НА ОСНОВІ ОРДИНАЛЬНИХ ОЦІНОК З УРАХУВАННЯМ ДОСВІДУ 383 KB
  Експертне оцінювання об’єктів альтернатив застосовується в найрізноманітніших галузях людської діяльності. Потреба у експертному відборі найкращого за низкою критеріїв об’єкту альтернативи виникає у випадках коли задача прийняття рішення є слабко структурованою...
64893. ПСИХОЛОГІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ РОЗУМІННЯ ІНШОМОВНОГО НАУКОВОГО ТЕКСТУ СТУДЕНТАМИ ГУМАНІТАРНИХ СПЕЦІАЛЬНОСТЕЙ 212.5 KB
  Особлива увага приділяється інтерпретації символів іншомовного наукового тексту як складника професійного становлення спеціалістів. Зміст тексту може бути передано як у усній так і письмовій формах. Для подальшого розуміння проблеми інтерпретації наукового іншомовного тексту вагомим є вивчення питання...