« Құрылыс керамикасы технологиясы» пәні бойынша курстық жобаның

 

1)  Шикізат өндірісінің материалдық балансын есептеу үшін алдымен жарамсыз өнімді есептеп аламыз:

ЖӨ = 1 750 000 х 1,015 = 1 776 250 дана

2) Жалпы кірпіштің салмағы:

а) бір кірпіш көлемі:

V = 0,25 х 0,12 х 0,088 = 0,00264 м3

б) бір кірпіштің салмағы:

m = 1280 х 0,00264 = 3,38 кг

в) 1 750 000 кірпіштің салмағы:

m = 1 750 000 х 3,38 = 5 915 000 кг

3) Дайын бұйым алу үшін массаның күйдіру кезіндегі коэффициентін ескере отырып, қалыптау массаның салмағын есептеп аламыз:

m = 5 915 000 х 1,15 = 6 802 250 кг

 

1 750 000 дана тиімді керамикалық кірпіш алу үшін керекті шикізат мөлшері, кг:

Саз 70%:             

          

Шамот 15%:  

Ағаш жаңқалары 15%:           

Шикізат қажеттілігі

 

2-кесте

Шикізат түрі	Шикізат қажеттілігі
	Жылына, кг	Тәулігіне, кг	Ауысымына, кг	Сағатына, кг
Саз	4 761 575	15 612	7 806	976
Шамот	1 020 338	3 345	1 672	209
Ағаш жаңқалары	1 020 338	3 345	1 672	209

 

Шикізат қажеттілігі:

 

1) Саздың  тәулігіне қажетті мөлшері:

m = 4 761 575 / 305 = 15 612 кг

Саздың ауысымға қажетті мөлшері:

m = 15 612 / 2 = 7 806 кг

Саздың сағатына қажетті мөлшері:

m = 7 806 / 8 = 976 кг

2) Шамоттың тәулігіне қажетті мөлшері:

m = 1 020 338 / 305 = 3 345 кг

Шамоттың ауысымға қажетті мөлшері:

m = 3 345 / 2 = 1 кг

Шамоттың сағатына қажетті мөлшері:

m = 1 672 / 8 = 209 кг

3) Ағаштың тәулігіне қажетті мөлшері:

m = 1 020 338 / 305 = 3 345 кг

Ағаштың ауысымға қажетті мөлшері:

m = 3 345 / 2 = 1 кг

Ағаштың сағатына қажетті мөлшері:

m = 1 672 / 8 = 209 кг

 

Өндірістің технологиялық схемасы

 

Пластикалық әдіспен өндіретін технологиялық процестің схемасы.

 

     Саздық шикізат          Су           Қоспаларды

                                                                                                              дайындау

Мөлшерлеу                                     (шамот)       

                  

  Ірі майдалау (тас бөліп алатын  біліктер, жүгіртпелер,              Сақтау (бункер)

                топырақ тазалайтын машиналар)

                       Майда ұнтақтау           Ұнтақтау                    

                (майда ұнтақтайтын біліктер)                                          (дизентегратор)

Елеу

Бункерде сақтау

      Өлшеу (ленталық

Қоспаларды араластыру, ылғалдылығы 18-25%         немесе тарелкалы     

        (екі білікті араластырғыш)                  өлшеуші)   

                                                                         

   

Массаны   дайындау (құнарсыздандырғыш  

   қоспаларды   майдалау,   оларды алдын - ала 

   араластырып  ылғалдау, шихтаны  ұлпа  етіп 

    майдалау және саз  массасын дайындау)

                    

      Бұйымды қалыптау (ленталы қысқыш)

 

     Кептіру (камералы, туннельді кептіргіш)

 

    Күйдіру (туннельді пеш, шеңбер пеш )

 

           Дайын бұйымдар қоймасы

 

Массаны дайындау. Саз массасын пластикалық әдіспен дайындау жұмысы мынандай процестерді қамтиды: сазды карьерден шығару, оны және құнарсыздандырғыш қоспаларды майдалау, оларды алдын-ала араластырып ылғалдау, шихтаны ұлпа етіп майдалауды және саз массасын дайындау. Осы аталған процестерді тек мұқият орындағанда ғана, жақсы сапалы керамикалық бұйымдар ала аламыз.

Алдын-ала араластыру үшін араластырғышқа ұсақталған сазды және құнарсыздандырғыштарды өлшеп саламыз. Керек болған жағдайда ғана суды немесе буды береміз. Пластикалық массасын толық ұнтақтауды тегіс немесе тісті бетті жанышқыларда (вальцаларда), жүгіртпелерде және басқа жабдықтарда орындаймыз. Уқалай араластыру және майдалау нәтижесінде саздық массасының қалыптану және кептіру қасиеттері жақсара түседі. Ең жақсы нәтиже, әсіресе, ылғалдылығы қалыптау үшін қажет шамадағы саз массасын илегенде аламыз. Егер де саздық массада суды біртіндеп өзіне тартып алатын созымталды қою саз араласқан болса, онда оларды, келтірілген саз араластырғышта, сумен немесе бумен ылғалдандыра қосымша өңдейміз. Әсіресе, бумен қыздырылған масса аздаған ылғалдылык шамада өте ыңғайлы калыпталынып, пресстің өнімділігін 8-10%-ға көбейтеді және шала фабрикаттың құрғату ұзақтығы 40-50%-ға қысқарылады. Қалыпталынған шала фабрикаттардың біркелкі ылғалдылықта болатындығынан, олардың беріктігі жоғарылау болып, бүлінгендер саны аз шығады.

Пластикалық әдіспен қалыптау тәсілі кеуек кірпіштерді шығаруда да қолданады.

Қалыптау (пресстеу) процесі онда жүруі үшін массаның ылғалдылығы оның катты түйіршіктерінің беті қалыңдығы екі су молекуласындай шамада болатындай гидраттар қабығымен қапталуына жететіндей болуы керек. Саздық массаның Мұндай ылғалдылығы 18-24 %-ға сәйкес болады. Бұйымдарды қалыптау арнаулы пішіндегі пресс ойығы арқылы массаны брус тәрізді етіп сығып шығаруға, таптап қысуға (штамптауға) немесе күрделі бұйымдарды жапсыруға негізделген. Ең көп қолданылатыны горизонтальді шнектік прессте таспалық (ленталық) қалыптау әдісі. Бұл прессте жасалынатын шала фабрикаттың тығыздалынуымен және белгілі орынға жылжытылуымен қатар, масса қосымша үдемелі иленіп және біртектіленіп (гомогенизданып) үлгереді.

Пресс қалпынан масса сығылып шығарда оның сыртқы қабаты қалып қабырғасының үйкеліс күші арқылы өтетіндіктен, қалыпталынған бұйымдардың бетінде түрлі олқылықтардың пайда болып қалуы мүмкін. Сондықтан, саздық массаның ылғалдылығын құнарсыздандырғыш қоспалардың мөлшерін дұрыс тағайындау арқылы оның серпімді-созымталдық қасиетін жақсартамыз.

Пресстегі массаның сығылу сипаты оның серпімді-созымталдық қасиетіне, қабырға бетіндегі үйкеліс күшіне, шнек қысымына және пресс мундштугінің кедергісіне байланысты. Массаны мундштук арқылы итеріп шығаруға пресс қуатының едәуір бөлігі (40 %-ға дейін) жұмсалады.

Жасалынатын бұйымдардың түрлеріне байланысты мундштук қисығы тікбұрышты (кәдімгі кірпіштер үшін), алмалы-салмалы желісі бар (қуысты тастар шығару үшін) және сақинасы бар (құбырлар қалыптау үшін) мундшуктар болып бөлінеді. Мундштуктың бұйым шығатын кеңістік мөлшерін пресстейтін массаның серпімділік деформация шамасы мен кептірердегі және күйдірердегі шөгуін ескере тағайындайды.

Илеме масса пресстің бірінші коробасына түскен мезгілде қалақты винтпен езгіленіп торлы тасау арқылы жекеленген желілер тәрізді вакуум-камераға сығылып өтеді. Вакуум-камер ада саздық желілер пышақпен кесіліп майдаланады және ондағы ауа сорылады. Вакуумдалынған массаны шнектік білік қамтып алып оны пресстің пресстейтін басына қарай жылжыта тығыздайды. Сонда пресс мундштугі арқылы саз массасы шексіз брус тәрізді болып шыға береді. Саздық массаның созымталдығы жоғары болған сайын, соғұрлым вакуум шамасы жоғары және вакуум-камерада масса ұзағырақ болу керек. Вакуумдалынған массадан жасалынып кептірілген қыштың мықтылығы вакуумдалынбаған массадан жасалынғаннан 1,6 есе жоғары. Күйдірілген бұйымдардың тығыздығы 3-4%-ға, мықтылығы 2 есеге   жоғарылап, су сіңіргіштігі 10-15%-ға төмендейді.

Пресс мундштугінен шығатын саз брусынан кірпіш-қыштары және керамикалық тастарды берілген ұзындықта кескілеу автоматикалық әсердегі керілген сымы бар аспаппен орындалады.

Вакуумдауды жылуылғалды өңдеумен бірге қолдану кірпішті тығыз және құрылымын берік етеді, кептіру кезінде жарықшақтардың пайда болуын болдырмайды. Вакуумды таспалы пресстер көбіне қуысты кірпішті өндіргенде қолданылады. Толық денелі кірпішті өндіруге қолданылатын пресстің мундштугі қуысты кірпішке қолданылатын мундштукке қарағанда өзгеше болады. Қуысты кірпішті өндіру үшін пресстің мундштугіне арнайы керндерді орналастырады. Керндардың формалары мен орналасуы алынатын бұйымның қуыстарына сәйкес келеді. Кернді дәстүрлі технология бойынша металды шынықтырып хромдау арқылы жасайды. Алайда, заманауи әдіс бойынша кернді жасау үшін жоғары төзімді керамиканы қолданады.

Пресс мундштугінен шығатын саз брусынан кірпіш-қыштары және керамикалық тастарды берілген ұзындықта кескілеу автоматикалық әсердегі керілген сымы бар аспаппен орындалады.

Керамикалық бұйымдарды пластикалық тәсілмен өндірерде кірпіш шикі, плита - шикі т.б. жаңа қалыпталған бұйымдар айтарлықтай ылғалдықта болады да, беріктігі онша болмайды және белгілі бір тәртіппен вагонеткаға жинап бірден күйдіру пешіне беруге келмейді.

Оның үстіне алдын-ала кептірілмеген массаны қалыптай салып, күйдірген жағдайда оның ылғалы сырт жағынан тым тез, ал ішінен баяу    аластатылатындыктан,    шөгу    деформациясы    біркелкі    болмай жарықтанып, тіпті шетінен бөлшектерге бөліне бүзылып кетеді. Сондықтан, оларды алдымен арнаулы режимде ылғалдығын 5-7 %-ға дейін жеткізе кептіреді. Кептіру керамикалық бұйымдар технологиясындағы маңызды процестердің бірі. Себебі, құрылыс керамикалық бұйымдардың сапасы мен өндірістің техникалык-экономикалық көрсеткіштері кептірудің нәтижелілігіне тікелей байланысты.

Кептірілу - материал мен теңіректегі орта арасындағы жылу және масса алмасуымен байланысты жүретін көптеген күбылыстар жинағы. Ылғал кептірілген бұйымдардың ішкі жағынан сыртқы бетіне тартылып буға айналады. Бұл процестің жүру жылдамдығы бір өлшемдік уақытта бір өлшем алабынан аластатылатын су шамасымен сипатталады. Кебу жылдамдығы жылу таратқыш ортаның температурасына, ылғалдылық дәрежесіне және қозғалу жылдамдығына байланысты. Кебу жылдамдылығын массаның кебу қасиетіне, оның кебердегі шөгу деформациясының дамуына сәйкес жүргізеді. Іс жүзінде 4 кг/(1м*сағ) аспайтын ылғал буланып ұшатындай жылдамдықпен кептіруге болады. Дегенмен, саздық массаның кебу жылдамдығын нақтылы жағдайда зерттеп барып қабылдаған дүрыс болады.

Шөгу деформациясының шамасы белгілі бір уакытқа    дейін     массадан     булана    ұшқан   ылғалдың мөлшеріне пропорциялы және  де    мынандай физикалық-динамикалық құбылысқа көңіл аударған жөн. Алдымен шикі массаның сырт жағы кеуіп үлгереді де, кеуектігі азаяды. Осының салдарынан оның орталық жағынан сыртқа қарай ылғалдың тартылуы киындатылады. Мұндай ішкі және сыртқы қабаттардағы ылғалдылық айырмашылығы өздеріне сәйкес түрлі шамадағы шөгу деформациясын береді. Демек бұйымның орталық қабаты қысу, сыртқы қабаты созу күштерінің әсерінде болып қалады. Созу күш кернеуі кептіріліп жатқан материал мықтылығынан басымдау бола бастағанда, онда жіңішке жарықтар пайда бола бастап, біртіндеп үлғая береді. Материалдың қалыңдығы үлкен, ылғалдылығы және кептіру жылдамдығы үдемелі болған сайын. Мұндай жарықтардың пайда болу ықтималдығы да жоғары. Саздық массаның шөгу процесі оның ылғалдылығы 12-15 %-ға жеткенге дейін жүреді. Одан әрі кептіруді едәуір үдемдетудің зал алы жоқ. Осындай тәжірибе негізінде тағайындалған оптималдық кептіру режимі кемтіксіз жоғарғы сападағы бұйымдарды берілген ылғалдылықта, мүмкіншілігінше қысқа уақытта және аздаған жылылық-энергиялық шығынымен алуды қамтамасыз етеді.

Массаға құнарсыздандырғыш заттарды (шамотты, кварцты, сусыздандырылған саз және т.б.) көбірек қосқан жағдайда оның жалпы ылғалдығы азайып, аяққы кептіру сатысы (III - кезең) ұзақтығын ұлғайтып, жалпы кептіру үзақтығын қысқартуға мүмкіндік тудырады.

Күйдіру - керамикалық бұйымдар жасау технологиясының ең маңызды және соңғы сатысы. Керамикалық бұйымдардың маңызды физикалық-механикалық қасиеттері 900+1100°С аралығындағы температурада күйдірілуі нәтижесінде қалыптасады. Нақтылап айтқанда күйдіру нәтижесінде бұйымдар тас тәрізді күйіне көшіп беріктік, суға және аязға төзімділік көрсеткіштерін жетерліктей жоғарылатып, керекті құрылыстық қасиеттеріне ие болады. Керамикалық бұйымдардың күйдірілмеген калпымен салыстырғанда, қүрылыстық қасиетін күрт өзгеруін күйдіру кезіндегі саздық массада жүретін физикалық-химиялық процестерімен түсіндіріледі. Мысалы, органикалық қосындылардың жанып кетуі, саздық минералдардың дегидратациялануы, кремнеземнің полиморфиялық өзгеруі, карбонаттардың ыдырауы, катты фазалардың синтезі, балқыма қорытындының пайда болуы және пice келе тығыздалып, керамикалық сүйекке көшуі толып жаткан тізбектес физикалық-химиялық процестердің жүруімен байланысты екенінде құмән жоқ.

Күйдіру пешіне алдын-ала кептірілген бұйымдар 8-12%-дық ылғалдылығымен келіп түсетіндіктен 110°С дейін баяу (50-80°С/сағ.) қыздырғанда, байланыссыз бос су толық бөлініп ажырайды. Температура 200°С аса көтерілгенде органикалық коспалары жанып кетеді, 50-700°С дейін қыздырғанда массадағы саздық минералмен және басқа косындылармен химиялық байланыстағы суы ажырай жоғалады да минералдық масса созымталдығын мүлде жоғалтады. Мүнымен кабат саздық минералдардың толық ыдырауынан бастап, олардың кристалдык торларының толық таралуына дейінгі процестер жүреді, А12Оз және SіO2 оксидтерінің аморфты араласы пайда болады. Мүның алдында температура 475°С шамасында шихтада болатын Р-кварц көлемін үлкейте өзінің а-модификациясына көшеді. Сондыктан, бұйымдарда олардың беріктігін төмендететін ішкі кернеу туады. Бұл кезеңде температураның көтерілу жылдамдығы 300-450°С/сағ аралығында болуы мүмкін. Температураны 800°С-тан 1000°С дейін көтергенде, катты фазалар арасында жүретін реакциялар нәтижесінде жаңа кристалдық силикаттардың, мысалы, силлиманиттің А12Оз-2SіО2 және т.е. с синтездердің құрылуы мүмкін. Сазымыз орташа иілгіш және кептіру сезгіштігі орташа болғандыктан оған иілгіштігін, отыру коэффициентін және кептіруге сезімталдық коэффициентін төмендететін қоспалар қосу керек, мысалы - ағаш жаңқалары. Ағаш жаңқалары өте белсенді түрде сазды қалыптау кезіндегі иілгіштігін төмендетеді, кептіруден кейінгі жартылай фабрикат пен шикізаттың беріктігін жоғарылатады, ылғал беруді жақсартады және ауалық отыруын төмендетеді. Ағаш жаңқалар күйдіру кезінде жанғыш қоспа ретінде болады, сондықтан олар дайын өнімдердің кеуектілігін жоғарылатады. Кірпіш массасының төмендеуі, жылу оқшаулығыш және дыбыс оқшаулағыштың жоғарылауы және де дайын өнімдердің тығыздығының төмендеуі осы кеуектіліктің жоғарылауы арқылы болады. Жанғыш қоспалар ретінде ағаш жаңқалары қолданылады. Жаңқаның ылғалдылығы - 30%, гранулометриялық құрамы: 5 мм-ден үлкен фракциялар қолданылмайды, 1-ден 5-ке - 85%; 1 мм - ден кіші - 15%. Ерігіш коспа ретінде шамот қолданылады. Шамоттың ылғалдылығы -5-9%. Гранулометриялық құрамы: дәндер ірілігі 1-ден 5мм-ге дейін-85%), 1 мм-ден кіші - 15%. Шамотты қолдану мақсаты, ол иілгіштікті төмендетеді, кептіру кезіндегі отыру коэффициентін төмендетеді, соның арқасында өнімнің беріктігі жоғарылайды.