Производство шамотного легковесного кирпича

слайд

Изделия шамотные легковесные ШЛ применяют для устройства теплоизоляционного слоя корпуса домны, теплоизоляции ковшей в сталелитейной отрасли, для термоизоляции печей в литейном и алюминиевом производстве, при устройстве котельного оборудования, для создания теплоизоляционной прослойки в конструкции печей в керамической и стекольной индустрии, нефтехимической промышленности и производстве некоторых  стройматериалов.

Основное преимущество легковесного кирпича

Главное преимущество шамотного легковесного кирпича ― низкий коэффициент теплопроводности (0,2-0,8 Вт/мК). Кроме того:

  • Изготовленный из природных компонентов, шамотный стройматериал не токсичен.

Находясь, как в рабочем режиме, так и стадии изготовления и хранения является безопасным для внешней среды.

  • Повышенная пористость кирпича обеспечивает изделию небольшой вес. Поэтому

теплоизоляционные конструкции из шамотных элементов значительно легче, чем выполненные из других штучных материалов. Да и основания под тепловые агрегаты создаются менее массивными.

Шамотный легковесный кирпич входит в группу алюмосиликатных огнеупоров, где значительную часть глинообразующих минералов составляют Al2O3 (30-45%) и SiO2. Процесс производства кирпича состоит из четырех этапов: подготовка шихтовых масс; формование сырца; обжиг изделий, стадия охлаждения продукции.

Подготовка и приготовление шихтовых масс

Для приготовления массы легковесных теплоизоляционных изделий используют: связующую пластичную глину, шамот, и выгорающую добавку. Сухая пластичная глина после помола подвергается дообработке на грохотах. После чего отдельные фракции глины не должны превышать 3 мм, а количество фракций меньше 0,5 мм должно составлять 68-70%.

Шамот получают по технологии спекания глин, близких по составу к основной огнеупорной глине, с последующим измельчением до определенной дисперсности. По сути, шамот является отощителем.  Именно его присутствие способствует уменьшению воздушной и высокотемпературной усадке огнеупорной массы при сушке и обжиге шамотного продукта. Температура обжига глины на шамот должна быть не ниже той, при которой будут обжигаться сформованные изделия.

Выгорающие добавки, за исключением коксовой мелочи, не измельчают, а лишь подвергают грохочению на вибрационном грохоте на сетках с отверстиями 3-8 мм. По существу, они лишь освобождаются от щепы, которая в свежих опилках доходит до 16%. Чем крупнее выгорающие добавки, тем выше пористость готового продукта и тем выше его теплоизоляционные качества.

Соотношение компонентов шихты зависит от заданной объемной массы изделий. Дозировка осуществляется объемными (с учетом насыпной массы) или весовыми автоматическими мерниками (дозаторами). После строгой дозировки и приготовления однородной смеси приступают к процессу формования  или прессования сырца.

Формование сырца

Важное преимущество методики изготовления шамотных изделий ШЛ ― возможность организации производственного процесса непрерывным потоком. Формование сырца ― это придание шамотной массе заданной формы и проектных размеров. Наиболее распространенный способ формования ― механический, когда полученную массу заливают в металлическую пресс-форму и прессуют под давлением 70-150 МПа. По технологии смешения масс и прессования сырца различают 2 способа формования: пластический, когда изделия прессуются из сырца с влажностью свыше 15% и полусухой – при влажности масс ниже 10%. В данное время уже устаревший пластический способ почти вытеснен полусухим, преимущество которого демонстрирует ряд показателей:

  • При прессовании частицы, перемещаясь, заполняют пустоты, а масса начинает уплотняться. Из-за более низкой первоначальной влажности упрощается усушка сырца.
  • Благодаря меньшей усадке сырца при сушке изделия имеют правильную форму и более точные размеры.
  • Изделия имеют более однородную структуру, для которой характерно отсутствие структурных расслоений внутри изделия.
  • Дает возможность, изменяя технологические параметры, регулировать свойства изделий (по маркам).

Чтобы удалить свободную и химически связанную воду, после прессования шамотный кирпич проходит процедуру сушки. Режим сушки проводят в естественных условиях, в специальных сушилках или в, предусмотренной для этого, зоне туннельных печей. В итоге, изделие полуфабрикат выходит  с влажностью 2-4%. затвердевает и приобретает начальную прочность.

Обжиг шамотного кирпича

Шамотный легковесный кирпич производят методом «выгорающих добавок», входящих в состав шихты. Применение других технологий приводит к снижению химической чистоты изготавливаемых изделий. При изготовлении шамотного кирпича в туннельной печи, вагонетки с продукцией проходят зоны с разными температурными режимами ― подогрева, обжига и охлаждения. В зоне нагрева еще наблюдается удаление из сырца остатков гигроскопической влаги. Поэтому, чтобы исключить деформацию изделий,  скорость подъема температуры до 200º С не должна превышать 12-15º С/час. При нагреве до 400º С скорость повышают до 45-50º С/час, а в интервале 400-1300º С подъем температуры проводят со скоростью до 80º С/час. При обжиге органические включения выгорают, образуя замкнутые, заполненные воздухом поры. Чем крупнее фракции добавок, тем образовавшиеся поры больше по объему, тем теплопроводность ниже, а теплоизоляционные свойства шамотного кирпича выше.

Охлаждение теплоизоляционного кирпича

Нагнетание воздуха мощными вентиляторами происходит в начальной зоне охлаждения. Но созданное при этом давление 20 мм вод ст. сохраняется на всех последующих участках охлаждения. Регулируется, точнее понижается, лишь температура воздуха. До достижения температуры 800-1000º С скорость снижения температуры составляет 25-45º С/ч. Ниже указанных температур скорость охлаждения замедляется. Это объясняется влиянием тепла, аккумулированного кладкой печи. При достижении температуры 650º С темп сброса температуры допускается ускорить. Готовые изделия, прошедшие проверку ОТК (отдел технического контроля), складируются на поддоны и отправляются потребителям.

Промышленность выпускает шамотный теплоизоляционный кирпич с разным по фактуре внешним видом. Цвет изделия зависит от окраски исходных ингредиентов.  Из-за этого по внешнему виду (оттенку)  кирпич может выглядеть по разному ― от светло-песочного до насыщенного желтого или светло-коричневого. А идеальная геометрия шамотного кирпича позволяет делать швы 1-2 мм, что наряду с его универсальными физико-химическими свойствами позволяет выложить теплоизоляционный слой самого высокого качества.