Производство керамических канализационных труб
Ростовский государственный строительный университет
Институт строительных технологий и материалов
Кафедра строительных материалов
Пояснительная записка курсового проекта
по дисциплине «Технология керамических материалов»
Тема: ПРОИЗВОДСТВО КЕРАМИЧЕСКИХ КАНАЛИЗАЦИОННЫХ ТРУБ
Выполнил студент гр. ССП-314 Ефремов В.И
Руководитель проекта доцент Козлов А.В.
К защите________________________
(дата, подпись)
Проект защищен с оценкой______
Содержание
- Общая часть……………………………………………………………….
..1
Введение
- Схема базового изделия………………………………...........
..................... - Назначение продукции и области её применения
- Номенклатура продукции
- Сырьевые материалы
- Производство продукции
Описание
- Технологическая схема
- Приготовление глиняного порошка
- Приготовление шамота
- Приготовление пластичной массы
- Формование труб
- Сушка труб
- Глазурование труб
- Обжиг труб
- Технические требования
- Общая часть
Введение
С момента первого
строительства или начала
Однако благодаря техническому
прогрессу были разработаны новые
высокотехнологичные
Если требуется установка
На современном рынке огромный выбор водопроводных, газовых, мусоропроводных, дренажных и канализационных труб. Их качество полностью соответствует европейскому уровню. Канализационные трубы импортного производства так же востребованы российскими покупателями. Немецкие и итальянские аналоги пользуются наибольшим спросом в России.
- Схема базового изделия
1 - ствол трубы; 2 - раструб трубы; 3 - внешнее плечико раструба;
4 - внутреннее плечико раструба
- Назначение продукции и области
её применения
Керамические канализационные
- Номенклатура продукции
Конструкция, размеры и предельные отклонения размеров труб должны соответствовать указанным на черт. 1 и в табл. 1.
1 - ствол трубы; 2 - раструб трубы; 3 - внешнее плечико раструба;
4 - внутреннее плечико раструба
Черт. 1
Таблица 1
|
Ствол трубы |
Раструб трубы |
Номинальная толщина стенки | |||||
Внутренний диаметр d |
Номинальная длина L (пред.откл. |
Номинальная длина нарезки l |
Внутренний диаметр d1 |
Номинальная глубина l1 (пред.откл. |
ствола и раструба S (пред.откл. | ||
Номин. |
Пред.откл. |
±20) |
(пред.откл. ±5) |
Номин. |
Пред. откл. |
±5) |
±4) |
150 |
±7 |
224 |
±7 |
19 | |||
200 |
60 |
282 |
60 |
20 | |||
250 |
±9 |
340 |
±9 |
22 | |||
300 |
±10 |
1000; 1100; |
398 |
±10 |
27 | ||
350 |
1200; 1300; |
456 |
28 | ||||
400 |
1400; 1500 |
510 |
30 | ||||
450 |
±11 |
70 |
568 |
±11 |
70 |
34 | |
500 |
622 |
36 | |||||
550 |
678 |
39 | |||||
600 |
±12 |
734 |
±12 |
41 | |||
- Сырьевые материалы
Минералогический
состав глин в значительной мере определяет
основное качество труб - водонепроницаемость.
Установлено (НИИСтройкерамики), что
из каолинито-гидрослюдистого и
гидрослюдисто-каолинитового
Лучшими считаются те глины, у которых содержащиеся в них окислы позволяют получить плотный и прочный спекшийся черепок, не деформирующийся при обжиге изделий. Содержание Al2O3 не должно быть менее 20-26%, SiO2-не более 70%, СаО- не более 2%, Fe2O3- 3,0- 3,5%, щелочей до 4%.
Включение в глину гипса нежелательно, так как, разлагаясь с выделением SO2, образуются пузыри, что повышает водопроницаемость труб,
Повышенное содержание окиси кальция способствует увеличению пористости черепка, делает массу короткоплавкой (начиная с температуры l040 ͦС), что связано с возможностью деформации труб при обжиге.
Окись магния вызывает более сильное уплотнение черепка, чем окись кальция, но ее действие проявляется медленно. Обжиг изделий несколько усложняется склонностью их к деформациям под нагрузкой (особенно в периодических печах с многоярусной ставкой труб).
Окислы железа, равномерно распределенные в глине, способствуют образованию жидкой фазы при обжиге труб и получению черепка повышенной плотности. Включения железистых соединений в виде пирита являются причиной вздутий (пузырей), образующихся за счет выделения газообразных продуктов, а также выплавок в результате образования легкоплавных соединений. Выплавки резко повышают водопроницаемость труб, так как крупные выплавки не закрываются при покрытии труб глазурью.
Ввод в массу до 5% нефелин-сиенита, полевого шпата или перлита способствует уплотнению черепка, снижению водопоглощения, повышению прочности.
Окислы щелочей способствуют понижению температуры спекания и образованию жидкой фазы, уплотняющей черепок изделий. Однако сумма всех плавней не должна превышать 10%. Содержание свободного песка не должно превышать 15%.
Качественное
сырье для производства труб должно
иметь пластичность 1 и 2 класса, усадку
при сушке 4 - 9,5%, общую усадку не более
17 - 13%. Наиболее полно этим требованиям
удовлетворяют глины Часов-
Кроме основных глин для дополнительного уплотнения черепка труб используют (до 40%) местные легкоплавкие суглинки с температурой плавления 1350 С. Красно-бурые суглинки вводят в состав глазури.
В качестве отощающих
материалов в массу труб для уменьшения
усадки глин и повышения стойкости
изделий при обжиге вводят шамот
и реже крупнозернистый кварцевый
песок. В зависимости от местных
условий часть шамота (до 10%) может
быть заменена крупнозернистым кварцевым
песком. При вводе в массу 0,2 - 0,5%
поверхностно-активных добавок от веса
сухой массы увеличивается
Для приготовления глазури используются легкоплавкие глины, перлит, марганцовая руда (содержание марганца не менее 43%), гипс, а также поваренная соль (для покрытия соляной глазурью).
- Производство продукции
Описание
Глину освобождают от крупных камней и подвергают грубому помолу, после чего подсушивают, дополнительно измельчают в дезинтеграторах и просеивают. Наряду с подготовкой глиняного порошка параллельно идет приготовление из глины шамота, т. е. измельчение и увлажнение глины, её обжиг на шамот и дробление шамота. Отдозированные глину и шамот подают в глиносмесители, установленные последовательно. В первом осуществляют сухое смешивание отдозированных глины и шамота, а во втором – влажное перемешивание до заданной формовочной влажности. Из приготовленной массы на ленточных прессах формуют валюшки, которые направляют на вылеживание в камеры. Выдержанные валюшки следуют в формовочное отделение. Формование труб производят на специальных трубных прессах, на которых одновременно с телом трубы формуется раструб. Отформованную трубу подвяливают в деревянном футляре до влажности 16-17%, а затем подвергают оправке и отрезке (обрезка, нарезка резьбы и т. д.). Подвялка позволяет в последующем интенсифицировать процесс сушки труб. Сушку труб во избежание деформации ведут в вертикальном положении в туннельных сушилках при температуре теплоносителя на выходе 410-450 К. Длительность подвяливания – 18– 20 ч, сушки – 24-26 ч. Высушенные до влажности 4-5% трубы направляют на глазурование, которое производят погружением. Трубы покрываются глазурью как снаружи, так и изнутри, после чего их обжигают в туннельных печах при температуре 1400-1500 К. Длительность обжига труб в туннельных печах составляет 45-60 ч.
- Технологическая схема
- Приготовление глиняного порошка
Порошком называют высококонцентрированный (маловлажный) дисперсный глинистый состав, не обладающий связностью. Готовится он для прессования из них изделий и последующего приготовления из него пластичного теста (придание керамической массе большей однородности, обеспечение тонкой дозировки компонентов).
В нашем случае будет использоваться подготовка порошка сухим способом, который включает грубое дробление, сушку, помол, просев и увлажнение.
Дробление глины. Глина, поступающая со склада должна подвергнуться грубому дроблению, для чего она сначала проходит переработку в бункере с решеткой, который обеспечивает равномерную подачу и грубое дозирование. Затем глина поступает для измельчения в стругач.
Сушка глины. Для возможности последующего помола глины её необходимо подсушить. Сушат глины в сушильных барабанах прямотоком. Температура газов, поступающих в барабан обычно равна 600-800 ͦС. Снижение её обеспечивает более однородную пофракционную влажность, но уменьшает производительность барабана. Повышение температуры сверх указанного предела нецелесообразно по технологическим соображениям: оно приводит к дегидротации мелкой фракции глины и обуславливает быстрый выход из строя входной секции барабана. Температура отходящих газов составляет 110-120 ͦ С. Резкое повышение температуры свидетельствует о пересушке глины. Температура глины, выгружаемой из сушильного барабана, составляет 60 – 80 ͦС Конечная влажность высушенной глины зависит от величины ее кусков.
При прохождении
глины через барабан изменяется
ее гранулометрический состав. Мелкие
фракции, быстро высыхая, истираются до
пылевидного состояния, а крупные
куски, распариваясь, слипаются и
окатываются в крупные комья.
Это обусловливает большую
Помол глины. Высушенная глина подвергается помолу с целью получения порошка заданного гранулометрического состава. Для помола глины мы применяем корзинчатые дезинтеграторы.
Корзинчатые дезинтеграторы работают устойчиво при влажности глины не выше 10% При более высокой влажности глина налипает на кожух и на пальцы дезинтеграторов. Некоторое улучшение работы дезинтеграторов достигается устройством резиновых кожухов. Однако указанный недостаток дезинтеграторов до конца они не устраняют. При наличии в глине каменистых включений пальцы корзин быстро изнашиваются,и их необходимо менять через 200-300 ч работы.
Толщина помола зависит от числа оборотов корзин дезинтегратора, расстояния между пальцами и влажности глины. Выход мелких фракций возрастает с увеличением числа оборотов корзин и уменьшением расстояния между пальцами. С повышением влажности глины возрастает количество крупных фракций. Дезинтеграторы дают рыхлый порошок малого объемного веса, что затрудняет прессование из него изделий.
3.3 Приготовление шамота
Шамот, вводимый
в состав керамических масс, получают
путем грубого дозирования
Предварительно
измельченная глина подается
в двухвальный смеситель, где
она доувлажняется до 18%. Брикетирование
глины производится на пресс-
Брикет обжигается в шахтной печи. Загружают брикет в печь периодичеки – через 10-12 мин. Температура обжига 1030-1150 ͦС. После выгрузки шамот сортируют, недожог возвращают на повторный обжиг.
Измельчают шамот на щековых дробилках с последующим тонким помолом в шаровой мельнице непрерывного действия с самоотсевом. При измельчении шамот дозируется – 50% обозженного брикета и 50% боя бракованных изделий(труб).
3.4 Приготовление пластичной массы
Трубная масса содержит 60-70% глины и 30-40% шамота, иногда для повышения сткепени спекаемости в нее вводят плавни. Общее содержание глинозёма в массе должно быть не ниже 22-24%, а сумма плавней не более 10%.
Все компоненты
сначала смешиваются в сухом
виде в двухвальной глиномешалке,
а затем перешивание
- Формование
Формование канализационных труб механизировано и производится пластическим способом.
Пластическое формование труб осуществляют на шнековах вертикальных прессах. В нашем случае формовка производится на вакуумном прессе.
На раме 1 смонтирован
корпус пресса 6, в котором вращается
вал 2 со шнеком, приводимый в движение
электродвигателем 4. Редуктор двигателя
имеет передаточное число 1:8. Пуск и
остановка производится при помощи
фрикционной муфты двумя
Тележки, на которых производится формование труб, автоматически накатываются на подъемный стол и скатываются по конвейеру через каждые 15 сек.. Проходя путь в 2м. со скоростью 8-16 м/мин.
а - начало формования, б – формование
ствола и раструба,в –
Вакуумирование массы осуществляется в вакуумной камере высотою 350-500 мм, располагающейся на верхней части корпуса пресса. Разрежение обеспечивается насосами. Живое сечение перфорированной решетки должно быть равным сечению формуемого изделия или на 3-5% больше его. Форма отверстия овальная. Механическая прочность труб из вакуумированных масс повышается на 15-40%, а водопоглащение снижается на 1,5 %.
Раструб трубы получается с помощью мундштуков специальных конструкций. После того как формование растрба закончено. Масса выходит из мундштука при непрерывном опускании стола пресса с подставкой, образуя тело трубы.
По длине трубы отрезаются на 60 мм больше с учетом их при оправке. Отклонение по толщине стенки ствола и раструба трубы допускаются не более 3 мм, по длине 20 мм, по кривизне ствола 8 мм.
Отформованные трубы снимаются с пресса на поддоны из легкого реечного каркаса и фанеры с одноименным переворачиванием их на 180 ͦ (раструбом вверх). Трубы массой до 20 кг снимают вручную, а большей массой – гидравлическим съемником. Трубы с поддонами транспортируют на электрокарах.
Для предохранения труб от деформации при транспортировании в их концы вставляют деревянные цилиндры, вынимаемые из труб при установке их на подвяливание. Первая оправка труб (раструбной части) производится сразу же после установки их на подвяливание. Вырезают и заделывают колцевую трещину по венчику, уплотняют и заглаживают плечико и срез раструба трубы правилкой и крючеком, наносят нарезку на раструб при помощи гребенки, выравнивают срез раструба при помощи кружка. После оправки край раструба смазывают раствором декстрина, каолина или сульфит – целлюлозного экстракта, что повышает механическую прочность. Через 8-16 ч трубу ставят на раструб. Переворачивают трубу после снижения влажности до 16-17%, применяя полосу плотной ткани или деревянные сегменты для предохранения то прогиба ствола и повреждения раструба трубы пневматическим или механическим контователем. С помощью деревянного конуса обрезают конец трубы и нарезают резьбу, заглаживая край и смазывая декстрином. На наружно стороне наносится штамп завода изготовителя и дата выпуска.
После оправки трубы остаются на месте еще на 8-10 ч для дальнейшей подсушки до влажности 15% (для труб диаметром 250-300 мм).
- Сушка труб
Сушка труб производится в туннельной сушилке. Трубы в них подаются на электрокарах. Принцип работы сушилок – противоток, чаще с рециркуляцией теплоносителя. Подача носителя рассредоточена, отбор – сосредоточенный. Температура теплоносителя, поступающего в туннель со стороны выгрузки,90-140 ͦ С, отбираемого 35-40 ͦС при относительной влажности около 90%. Плотность загрузки туннельных сушилок до 62 кг на 1 м² внутреннего объема. Время проталкивания вагонеток-30-60 мин. Продолжительность сушки 14-22 ч для труб диаметром 150-250 мм и 28-40 ч для труб большего размера. Влажность после сушки от 3 до 6%, в зависимости от диаметра труб.
Схема рециркуляционной туннельной сушилки:
а – разрез по подводящему каналу, б – разрез по отсасывающему каналу.
- Глазурование
Глазурование труб производится обычными глазурями. Приготовляют глазурь в шаровой мельнице предварительно измельченных компонентов в соответствующих количествах. Температура розлива глазурей 1080-1180 ͦ С.
Соотношение
массы воды, материала и мелющих
тел составляет 1:1:1. Продолжительность
помола 24-40 ч. Загружают компоненты
в мельницу в два приема – сначала
крупнозернистые твердые
Глазурование осуществляется при помощи тельфера, опуская трубы в контейнерах в бассейн с глазурью. После глазурования трубы должны выдерживаться на решетке калорифера для закрепления глазури. Расход глазури около 3% от массы глазури.
- Обжиг
Канализационные трубы обжигают так, чтобы получить плотный черепок. Это достигается спеканием материала трубы. Процесс уплотнения и упрочнения спекаемого материала сопровождается рядом физико-химических явлений, наиболее полно проявляющихся при достижении температуры, соответствующей максимальному уплотнению его. Приэтих условиях материал изделий уже не имеет открытой пористости и в то же время сохраняет закрытую пористость. Спекание является процессом температурно временным, весьма сложным, поскольку он протекает в гетерогенной системе.
Известно, что
спекание сопровождается переносом
вещества, происходящим в результате
поверхностной энергии в
В канализационных трубах, характеризующихся плотным спекшимся черепком, основным видом спекания является, жидкостное, сопровождающееся твердофазовым и диффузионным спеканием.
Исследование спекания (П.П. Будниковым,
Г. В. Куколевым, О. П.
Поскольку процессы спекания в гетерогенной системе, которой является материал изделий, протекают только на пограничных слоях (на границах фаз), состояние поверхности контакта, ее величина и другие факторы имеют важное значение.
Интенсивность этих процессов зависит также от структуры и дефектов в кристаллической решетке спекаемых материалов- трещин, наличия коллоидных частиц, посторонних включений и др. Чем больше дефектов имеет кристаллическая решетка и ее реакционная поверхность, тем больше поверхностная энергия, тем интенсивнее формирование черепка изделий.