Формование кирпича.
Для формования кирпича пластическим способом применяются вакуумные ленточные прессы. Назначением ленточного пресса является уплотнение рыхлой массы глинистого сырья с одновременным приданием ей правильной формы. Прочность кирпича прежде всего зависит от качества перемешивания массы и степени уплотнения шихты. Степень уплотнения, производимая прессом, прежде всего зависит от влажности глиномассы: чем больше влажность глиномассы, тем она подвижнее и легче выходит из пресса, оказывает меньшее сопротивление и, следовательно, создает меньшее давление в головке пресса. И наоборот, более сухая масса менее подвижна и требуется большее усилие для того, чтобы протолкнуть ее сквозь головку и сквозь мундштук. Массы малоподвижные, т.е. плотные еще более уплотняются, а массы значительной влажности, наоборот, слабо уплотняются.
Изделия, изготовленные на вакуум-прессе, обладают более высокими качествами. Воздух, находящийся в массе, распределяется в ней в виде мельчайших пузырьков, поэтому в разрезе массы отсутствуют видимые поры.
По данным Терещенко, содержание воздуха в массе может доходить до 7 - 10% объема. В процессе сушки воздушные пузырьки, заполняя капиллярные каналы, по которым происходит перемещение влаги, ухудшают условия сушки. Исследования показали значительное повышение пластичности в результате вакууммирования и установили зависимость величины пластичности от степени вакуумирования и от объемного содержания воздуха в глине.
Процесс вакуумирования заключается в следующем: пузырек воздуха перед поступлением в вакуум-камеру имеет диаметр d0 и объем V0, а после попадания в вакуум-камеру с понижением давления произойдет расширение пузырька воздуха, диаметр его увеличится до d1, а расстояние от поверхности массы уменьшится до δ1 Происходит деформация пленки массы, отделяющей воздушный пузырек от окружающей среды. Разрыв пленки произойдет, когда разность давлений внутри пузырька и в вакуумной камере окажется достаточной для преодоления прочности пленки массы, толщиной δ1. Чем меньше пленка, тем быстрее произойдет вакуумирование. Таким образом, уменьшение толщины цилиндрических кусков массы, поступающих в вакуумную камеру, будет способствовать удалению воздуха из массы. Большую роль играет фактор времени. Разрыв пленки δ2 произойдет только после разрыва массы пленки δ1. С определенной последовательностью будут разрываться пленки пузырьков, и масса, приобретая губчатое строение, будет постепенно освобождаться от воздуха. Этот процесс зависит от длительности пребывания массы в вакуум-камере. Более пластичные массы с большой способностью пластической деформации будут разрываться труднее, чем тощие массы, и для удаления воздуха потребуется более глубокое вакуумирование, которое зависит от трех основных факторов:
1. Толщина кусков массы, поступающих в вакуум-камеру.
2. Степень вакуумирования.
3. Длительность пребывания массы в вакуум-камере.
Фактором, влияющим на степень уплотнения, служит длина головки и мундштука. Чем больше длина головки и мундштука, тем больше будет поверхность трения и тем сильнее уплотнится масса.
Большая роль отведена также конусности. Чем больше конусность, тем лучше заполнение мундштука глиной. Для получения высококачественного кирпича требуется строгое соблюдение многих условий при формовании:
1. Для каждой массы должна быть установлена оптимальная формовочная влажность. Отклонение от оптимальной влажности выше 3-4% значительно снижает качество изделий. Если оптимальная влажность составляет 18-19%, то формование массы с влажностью менее 16% и более 20% является уже нежелательным. Слишком низкая влажность требует увеличенного расхода энергии, очень перегружает пресс и часто является причиной его поломки. Кроме того, недостаточно влажная масса не обеспечивает достаточного внутреннего сцепления, а также способствует образованию внутренних местных напряжений, которые в дальнейшем не исчезают, а в сушке и обжиге приводят к образованию трещин. С другой стороны, слишком влажная масса ведет к повышенной усадке, к снижению плотности бруса. Переувлажненная масса имеет тенденцию к деформации, однако увеличивает производительность пресса.
2. Формование должно обеспечить достаточно высокую степень уплотнения глиномассы. Обычно давление в головочной части составляет от 3 до 30 атмосфер.
3. Выходящий из мундштука брус должен иметь в любом направлении по сечению одинаковую прочность.
Ленточный пресс состоит из приемной коробки, снабженной питательным валиком, цилиндром пресса, внутри которого расположен шнековый вал, головки и мундштука. Цилиндр пресса может иметь цилиндрическую форму, коническую и комбинированную. Для того, чтобы масса в цилиндре не проворачивалась, вдоль цилиндра укрепляют стальные планки или в цилиндре устанавливаются контрножи (штыри) перпендикулярно движению массы. Продвижение массы осуществляется при помощи шнекового вала. В новых конструкциях прессов на конце шнека закрепляется выпорная лопасть. От формы и установки выпорной лопасти зависит образование S-образных трещин. Выпорную лопасть делают двухзаходной с глухой втулкой, надеваемой на торец шнекового вала. S-образные трещины выступают в том случае, если втулка заканчивается конусом в сторону мундштука за лопастью. Прессовая головка служит для уплотнения массы и изменения формы потока из круглой в прямоугольную. Она бывает длиной от 150 до 300 мм. На крупных заводах встречаются.
П рессы с двухмундштучной головкой. Мундштук имеет длину 150 - 250 мм, а конусность составляет 9%.
Пластичная масса состоит из твердой минеральной фазы, воды и воздуха, содержание которого достигает 10%. Находящийся в глине воздух снижает формующую способность массы, играя роль отощителя, а также вызывает у сформованного изделия напряжение от упругого состояния сжатого воздуха, вследствие чего образуются микротрещины.
Если из глиняной массы, поступающей в пресс, предварительно удалить воздух с помощью вакуума, то она приобретает более высокую связность и плотность.
Большое значение имеет глубина вакуума: чем глубже вакуум, тем больше воздуха удаляется из глины и тем прочнее получается изделие. Для глин, чувствительных к сушке, глубина вакуума должна составлять 680 - 720 мм рт. столба.
Грубодисперсные запесоченные глины дезаэрируют (удаляют воздух) при низком вакууме, а мелкодисперсные глины требуют более высокого вакуума (720 мм рт. ст). Используя вакуумирование в сочетании с пароувлажнением массы, снижают трещинообразование в процессе сушки. При пароувлажнении снижается вязкость влаги и повышается ее подвижность, что компенсирует понижение влагопроводимости за счет значительного уплотнения массы при вакуумирова-нии. Температура бруса должна составлять 40 – 50 °С. Комбинированные ленточные вакуум-прессы изготавливают в сочетании со смесителем. На рис.10 представлен ленточный вакуум-пресс «крок 14» (15) (рис. 3). Этот вакуум-пресс состоит из одновального смесителя массы, соединенного с вакуум-камерой. На валу смесителя рассажены лопасти, переходящие в конусной части в винт. Вакуум-камера снабжена герметически закрывающейся крышкой, на которой крепится манометр. Масса, прошедшая вакуумирование, попадает на винтовой вал цилиндрического корпуса.
Перед поступлением в вакуум-камеру глина уплотняется в конусной части смесителя, заполняя выходную часть смесителя; на входе в вакуум-камеру глина проходит через кольцевое отверстие и разрезается ножами на мелкие куски. В герметически закупоренной вакуум-камере размельченная глина подвергается дезаэрации путем вакуумирования. Вакуум-камера подключена к вакуум-насосу. Величина разряжения в вакуум-камере до 730 мм. рт. ст.
Обезвоздушенные кусочки массы попадают в нужную часть вакуум-камеры, захватываются винтовыми лопастями, продвигаются в корпус пресса и дальше в переходную головку и мундштук пресса.
Рис. 3. Ленточный вакуумный комбинированный пресс «Крок 14»:
1,2 - системы передач; 3 - смеситель; 4 - винт; 5 - вакуум-камера; 6 - головка пресса; 7 - корпус; 8 - винтовой вал; 9 - станина; 10 - приводной вал.