Druhy a teplotní režimy pálení hlíny

Abstrakt vědeckého článku o materiálové technologii, autor vědecké práce – Ondar E. E.

Tento článek se zabývá otázkami zlepšení kvality vypalování keramických výrobků. Bylo zjištěno, že teplota vypalování závisí na zdánlivé viskozitě a absorpci vody původní keramické hmoty. Je zvažováno chemické složení a technologické vlastnosti jílů Krasnyj Jar a Pij-Chemsky. Pro studium vlivu deformační teploty na keramické vzorky byly provedeny experimenty metodou N. V. Solomina, která využívá hranolové nosníky s jejich následným ohýbáním. Podle této metody se keramické výrobky deformují při zatížení při dosažení určité zdánlivé viskozity. Metody používané ke stanovení tepelných vlastností surovin charakterizují vhodnost a kvalitu surovin pro výrobu keramických výrobků. Proto se jeví jako nutné považovat deformaci výrobků při zatížení při vysokých teplotách za tepelnou vlastnost výrobku, která určuje maximální přípustnou teplotu vypalování.

Podobná témata vědeckých prací z oblasti materiálové technologie, autor vědecké práce — Ondar E. E.

Regulace spékání keramických cihel změnou složení směsi
Vlastnosti spékání hornin typu opoka při výrobě nástěnné keramiky

Vlastnosti využití nadloží argilitových hornin z těžby uhlí pro výrobu keramických stěnových materiálů

Nástěnná keramika z netradičních surovin

Umělé produkty chemické úpravy vody z tepelných elektráren jako přísada do slínkových keramických materiálů

i Nemůžete najít, co potřebujete? Vyzkoušejte službu výběru literatury.

VLIV KOREKČNÍCH PŘÍSAD NA VYPALOVACÍ VLASTNOSTI KERAMICKÝCH VÝROBKŮ

Článek se zabývá otázkami zlepšení kvality výpalu keramických výrobků. Bylo zjištěno, že teplota výpalu závisí na zdánlivé viskozitě a absorpci vody výchozích keramických hmot. Je uvažováno chemické složení a technologické vlastnosti jílů „Krasnyj Jar“ a „Pij-Khemská hlína“. Pro studium vlivu deformační teploty na keramické vzorky byla použita metoda N. V. Solomina. Tato technika zahrnuje použití hranolových nosníků s jejich následným ohýbáním. Podle uvedené metody se keramické výrobky deformují pod zatížením, když je dosaženo určité zdánlivé viskozity. Metody používané ke stanovení tepelných vlastností surovin charakterizují vhodnost a kvalitu surovin pro výrobu keramických výrobků. Proto se jeví jako nutné považovat deformaci výrobků pod zatížením za vysoké teploty za tepelnou vlastnost výrobku, která určuje maximální přípustnou teplotu výpalu.

Text vědecké práce na téma „Vliv korekčních přísad na vypalovací vlastnosti keramických výrobků“

VLIV KOREKČNÍCH PŘÍSAD NA POŽÁRNÍ VLASTNOSTI

Tuvská státní univerzita, Kyzyl

VLIV KOREKČNÍCH PŘÍSAD NA VYPALOVACÍ VLASTNOSTI

Státní univerzita EE Ondara Tuvana, Kyzyl

Tento článek se zabývá otázkami zlepšení kvality vypalování keramických výrobků. Bylo zjištěno, že teplota vypalování závisí na zdánlivé viskozitě a absorpci vody původní keramické hmoty. Je zvažováno chemické složení a technologické vlastnosti jílů Krasnyj Jar a Pij-Chemsky. Pro studium vlivu deformační teploty na keramické vzorky byly provedeny experimenty metodou N. V. Solomina, která využívá hranolové nosníky s jejich následným ohýbáním. Podle této metody se keramické výrobky deformují při zatížení při dosažení určité zdánlivé viskozity. Metody používané ke stanovení tepelných vlastností surovin charakterizují vhodnost a kvalitu surovin pro výrobu keramických výrobků. Proto se jeví jako nutné považovat deformaci výrobků při zatížení při vysokých teplotách za tepelnou vlastnost výrobku, která určuje maximální přípustnou teplotu vypalování.

Klíčová slova: stěnové keramické materiály; nízkotavitelný jíl; interval výpalu; stupeň slinování; tepelné vlastnosti

Článek se zabývá otázkami zlepšování kvality výpalu keramických výrobků. Bylo zjištěno, že teplota výpalu závisí na zdánlivé viskozitě a absorpci vody výchozí keramické hmoty. Je zvažováno chemické složení a technologické vlastnosti jílů „Krasnyj Jar“ a „Pij-Khemská hlína“. Pro studium vlivu deformační teploty na keramické vzorky byla použita metoda N. V. Solomina. Tato technika zahrnuje použití hranolových nosníků s jejich následným ohýbáním. Podle uvedené metody se keramické výrobky.

se deformují při zatížení, když je dosaženo určité zdánlivé viskozity. Metody používané ke stanovení tepelných vlastností surovin charakterizují vhodnost a kvalitu surovin pro výrobu keramických výrobků. Proto se zdá nutné považovat deformaci výrobků při zatížení za vysokých teplot za tepelnou vlastnost výrobku, která určuje maximální přípustnou teplotu vypalování.

Klíčová slova: keramické stěnové materiály; tavitelná hlína; interval výpalu; stupeň slinování; tepelné vlastnosti

V současné době se používání keramických výrobků při stavbě budov a domů dramaticky zvýšilo díky jejich funkčnosti a spolehlivosti. Keramické výrobky procházejí řadou technologických operací, než se získá vysoce kvalitní konečný produkt. Hlavním pracným procesem při získávání keramiky je proces vypalování. Během vypalování dochází k řadě fyzikálních a chemických přeměn, které způsobují výrobu umělého kamene z jílů. Vypalování stavební keramiky

se provádí v oxidačním nebo neutrálním prostředí při teplotách 900–1000 °C pro tavitelné jíly a 1000–1250 °C pro žáruvzdorné a nehořlavé jíly. V teplotním rozmezí 1000 až 1100 °C se produkty dehydratace rozkládají na jednotlivé oxidy za vzniku kapalné fáze. Během tohoto procesu je krystalová mřížka jílotvorných minerálů částečně zničena, a proto se mění takové fyzikální a mechanické vlastnosti, jako je smrštění,

pevnost, plastické deformace, modul pružnosti se významně mění. Proto je při vypalování keramických materiálů velmi důležité znát probíhající vnitřní procesy, aby se v budoucnu získaly vypálené výrobky s určitými vlastnostmi.

Vypalování výchozích keramických materiálů vždy probíhá při určitém teplotním rozdílu, nazývaném teplotní rozsah vypalování. U keramických cihel bude minimální teplota vypalování omezena dosažením pevnosti odpovídající třídě 100 (minimální třída cihly povolená normou) a maximální teplota vypalování – dosažením nasákavosti cihly rovné 7 %. Rozsah slinování některých jílů je výrazně nižší než teplotní rozsah vypalování výrobků z těchto jílů, ale zavedením korekčních přísad do složení směsi je možné regulovat proces slinování a získat vysoce kvalitní keramické cihly z nízkotavitelných jílů.

Při výrobě keramických výrobků závisí proces spékání a kvalita vypálených výrobků do značné míry na hustotě lisovaného polotovaru – suroviny. Hustota suroviny závisí na způsobu získávání lisovacího prášku, jeho

granulometrické složení, vlhkost a režim lisování.

V polydisperzních systémech lze dosáhnout významného vlivu na zvýšení objemové hmotnosti, a v důsledku toho i hustoty lisovaného polotovaru, výběrem optimálního granulometrického složení prášků, které se vyznačuje nejlepším uspořádáním zrn různých frakcí. Během procesu lisování se mění počáteční složení zrn lisované hmoty. Čím lepší jsou předvýpalové vlastnosti keramických výrobků, tím vyšší je jejich kvalita po výpalu.

Proces vypalování keramických výrobků závisí na jejich typu, účelu a způsobu použití. Režim a optimální teplota vypalování výrobků se nastavují v závislosti na požadovaných vlastnostech. Podle M.G. Lundiny [1] tedy existuje na grafu deformace výrobků při zatížení určitý inflexní bod, při dosažení jehož hodnoty dochází k významné ztrátě pevnosti vzorku v důsledku zahájení procesu tavení. V práci V.B. Zvereva a Bich-

Autoři studie ool N.M. [2] ukázali, že keramické vzorky vyrobené z nízkotavitelných surovin podléhají pyroplastickým deformacím, jejichž hodnoty překračují více než 3 mm, během vypalování při teplotách, které by zajistily vysoký stupeň slinování s absorpcí vody až 7 % (obr. 1 a 2). Hodnota teploty odpovídající tomuto bodu bude horní hranicí rozsahu vypalování a pokud je tato teplota překročena

vypálené produkty začínají

Pro studium deformačních vlastností keramických surovin a získání výsledků byly odebrány vzorky z jílu z ložiska Krasnyj Jar a hlíny Pij-Khem. Hlavním minerálem v jílech je montmorillonit. Jíl z ložiska Krasnyj Jar obsahuje také hlavní minerály: křemenec, kalcit, ortoklas a goethit.

Tabulka 1 uvádí chemické složení studovaných jílů. Z údajů v tabulce je možné zaznamenat vysoký obsah oxidů železa a prvků alkalických zemin (CaO + MgO), podle obsahu SiO12 a Al3OXNUMX jsou vybrané jíly klasifikovány jako nízkotavitelné jíly s intervalem

slinování 40-50 °C.

Chemické složení jílů

Jíly Obsah oxidů (hm. %)

Si O2 A2 O3 Ti O2 Fe2 O3 Ca O Mg O K2 O Na2 OS O3

Krásný Jar 56,63 15,13 0,97 6,31 5,78 2,85 1,08 1,25 0,87

Pii-Chemská hlína 62,72 14,05 0,24 4,73 2,92 1,73 1,03 0,74 0,28

V závislosti na obsahu 18-24 % jsou technologické vlastnosti formovacích částic jílů studovaných jílů shrnuty v tabulce 2. Vlhkost jílů kolísá v rozmezí

Technologické vlastnosti jílů

Jílovitá hornina Obsah jílových částic, % Vlhkost po formování, % Index plasticity Smrštění vzduchem, % Pevnost za surového stavu, MPa

Krásný Jar 11,32 20 12 3,7 4,1

Pii-Chemská hlína 4,54 18 6 2,6 2,6

Pro studium vlivu deformační teploty na keramické vzorky byly provedeny experimenty metodou N. V. Solomina [3], která zahrnuje použití

hranolové nosníky s jejich následným ohýbáním. Podle navrhované metody se keramické výrobky deformují působením zatížení při dosažení určité zdánlivé

kde: ЛИ — deformace vzorku, cm; Г — zatížení vzorku, kg; И — výška vzorku, cm; т — doba výdrže při maximální teplotě, s;

q — plocha vzorku vystaveného zatížení, cm2;

g]o — zdánlivá viskozita vzorku, Pahsec.

Před vypalováním se keramické výrobky stohují, přičemž spodní řady cihel jsou vystaveny zatížení od horních a lineární deformace během vypalování dosahují více než 3 mm. Během vypalování se stanoví zdánlivá viskozita suroviny a určí se teplota, při které se vzorky začnou deformovat, čímž se změní jejich původní rozměry a tvar. Tuto teplotu lze považovat za maximální přípustnou teplotu vypalování.

Obr. 1. Deformace spodních řad cihel po výpalu

Obr. 2. Deformované vypálené výrobky

Na základě získaných výsledků výzkumu byly sestrojeny grafy závislosti zdánlivé viskozity keramických vzorků na teplotě vypalování (obr. 3). Pro srovnání výsledků je na obr. 4 znázorněna závislost absorpce vody výrobků na teplotě vypalování pro tři

složení lisovacích prášků. Z grafů je zřejmé, že křivky změny zdánlivé viskozity a absorpce vody vzorků si vzájemně neodpovídají. Při teplotě 1000 °C se viskozita aktivovaného jílu usazeniny

„Krasny Yar“ je ^ = 109 Pa s, Piy-Khem hlína d. = 1011 Pakh.

Výrobky z mechanicky aktivované hlíny z ložiska Krasnyj Jar se začínají deformovat při teplotě 1000 °C, zatímco keramické vzorky se nedeformují, ale získávají vysoký stupeň slinování (7% absorpce vody je dosaženo při teplotě 990 °C). Maximální teplota výpalu pro výrobky z hlíny z ložiska Krasnyj Jar podle standardní metody je 1080 °C a u výrobků z aktivované hlíny jsou deformace pozorovány již při teplotě 1035 °C při stejném zatížení. Teplota výpalu podle vyvinuté metody pro výrobek z pij-chemské hlíny je 1070 °C, dle GOST 21216.9-93 se jedná o nespékavou surovinu.

Dle výsledků studií (obr. 3, 4) lze konstatovat, že nasákavost keramických vzorků po dosažení deformační teploty se značně liší. V tomto případě výrobky nabývají pyroplastického stavu, když nasákavost vzorků dosáhne minimálních hodnot.

Během experimentu se však ukázalo, že i při 1070 °C se absorpce vody vzorkem hlíny Piy-Khem snížila na pouhých 20 %. Dostatečný stupeň slinování s

U vzorku mechanicky aktivovaného jílu z ložiska Krasnyj Jar je pozorována absorpce vody 5,4 % při deformační teplotě 1000 X.

Absorpce vody vzorků z krasnojarské hlíny při teplotě výpalu 1035 °C je 16,5 %. Z grafů lze usoudit, že při stejném zatížení podléhají keramické výrobky z hlíny z ložiska Krasnyj Jar a hlíny Pij-Khem deformaci před dosažením stavu slinování.

Je třeba poznamenat, že dostupnost experimentálních údajů o změnách zdánlivé viskozity a absorpce vody keramických vzorků v závislosti na teplotě umožňuje poměrně přesně posoudit tepelné vlastnosti surovin.

Stanovení maximální přípustné teploty vypalování keramických výrobků na základě jejich vzhledu, přípustné hodnoty nasákavosti a hustoty výrobku, jak je uvedeno v aktuální normě [5], je nedostatečné a neodráží skutečný model vypalování. V praktických podmínkách jsou keramické cihly vystaveny vysokému zatížení, které se v laboratorních podmínkách pro stanovení tepelných vlastností nezohledňuje. Deformace spodních řad vede k propadům zatížení, což může narušit aerodynamiku proudění plynu a dokonce na chvíli zastavit celou procesní linku.

Umění keramiky je nepochybně krásné a vytvořené výrobky ohromují svou elegancí a krásou. Ale jen málokdo, většinou samotní řemeslníci, jdou do tohoto procesu dostatečně hluboko, aby pochopili rysy celého výrobního cyklu hliněných výrobků.

Tento materiál je ve své podstatě téměř jedinečný, protože hlína je směsí jiných materiálů a v závislosti na jejich kombinaci se její vlastnosti radikálně liší.

Jednou z nejdůležitějších fází výroby hliněných výrobků je jejich vypalování. V této fázi musíte pochopit, jaká hlína byla použita, jak dlouho a jak přesně by měl být produkt pečen. Nedodržení určitých parametrů, včetně teploty a doby vypalování, vede ke zničení produktu, což je prostě nepřijatelné.

Pokud vás zajímají typy a teplotní podmínky výpalu hlíny, stejně jako vlastnosti a odrůdy hliněných hmot, připravili jsme pro vás všechny potřebné informace.

Vlastnosti práce s hlínou a druhy materiálů

Než se seznámíte s vlastnostmi zpracování hlíny, stojí za to dozvědět se více o samotné surovině a jejích typech.

Zpočátku je jíl fosilie, jejíž převážnou část tvoří oxid hlinitý (přírodní oxid hlinitý). Při interakci s vodou se minerál stává poddajnějším a získává tvar těsta. Navíc v závislosti na místě těžby má jíl různé složení, což ovlivňuje nejen vzhled, ale také mechanické vlastnosti materiálu.

Ve svém jádru je jíl sedimentární hornina, která vznikla v důsledku eroze hornin. Proto zde nejsou žádná velká konvenční ložiska, podobná ložiskám železné rudy, uhelná, výběr místa těžby není dán místem vzniku materiálu, ale místem ukládání jílu. Kromě toho jsou vrstvy klasifikovány také podle barvy a čistoty ložisek, ale o tom později.

Hlavní druhy a vlastnosti jílů

Červené hlíny

Plemeno má zelenohnědou barvu, protože obsahuje velké množství oxidu železa (až 10% z celkové hmoty). Po dopečení získávají výrobky z této suroviny jasně červenou nebo bělavou barvu. Hrnčíři tento materiál milují, protože je docela poddajný a usnadňuje modelování soch a práci s hliněnými talíři.

Bílá keramika

Tento druh hlíny se vyskytuje po celém světě, když je syrový, má světle šedou barvu, ale při pečení získává drahou slonovinovou barvu. Výrobky z bílé hlíny se po vypálení vyznačují mírnou průsvitností.

Pískovcová hlína

Za syrova má černohnědou barvu a po upečení barvu slonové kosti. Základem je převážně šamot, živec, křemen a kaolin.

Výrobky z takových surovin jsou potaženy glazurou, takže je lze snadno používat s horkými i studenými tekutinami a vydrží i docela nebezpečné pády a nárazy.

Hlína na výrobu porcelánu

Asi nejznámějším druhem výrobků z hlíny je porcelán. Taková jídla, interiérové ​​předměty, suvenýry jsou považovány za ideál, o který se snaží absolutně každý. Sněhově bílé a zvonící výrobky mají ve své původní podobě světle šedou barvu a teprve po vypálení dostávají sněhově bílou záři.

Neobsahuje ani oxid železitý, ale obsahuje hodně kaolinu, spar a křemene, což umožňuje pracovat s velmi elastickým a poddajným materiálem.

Ukazuje se tedy, že ne všechna hlína je stejná, ba co víc, ne všechny druhy jsou vhodné pro keramiku. Velkou roli navíc hraje samotný proces vypalování, i když jste zvolili správné suroviny.

Potřeba střelby a vlastnosti procesu

Hlavním úkolem pekařských výrobků z hlíny je stabilizace materiálu. Díky tomuto procesu materiál mění své fyzikální vlastnosti, stává se pevnějším, odolnějším vůči nízkým i vysokým teplotám a kapalinám.

Tento proces ale není tak jednoduchý, jak by se na první pohled mohlo zdát. Mnoho výrobků má zaoblené tvary a nerovnoměrné působení teplot vede k jejich zničení. Proto se ke střelbě používá specializovaná technika a vybavení.

Hlavním nástrojem pro vypalování je pec, ale existují také v několika typech.

Bez ohledu na úroveň vybavení a profesionalitu mistra hrnčíře se k výpalu používají tyto typy pecí:

Metody a techniky, teplotní podmínky pro pečení hliněných výrobků

Existuje několik různých technologií vypalování, které přímo ovlivňují kvalitu procesu a jeho účinnost. Nejprve se ale musíte blíže seznámit s přípravnou fází před střelbou.

Samotná jílová směs je zpočátku značně heterogenní, takže během výrobního procesu mohou ve výrobcích vznikat dutiny, nebo naopak zhutnění (případně přítomnost kamínků). V obou případech mohou mít teplotní vlivy zcela nepředvídatelné následky.

Bez ohledu na zvolenou technologii vypalování vyžaduje jakýkoli výrobek předsušení bez použití topných zařízení. Při vysokém obsahu vlhkosti vede jeho náhlé odpařování ke vzniku trhlin a destrukci obrobků.

Stojí za to pochopit, že je nemožné skutečně „přesušit“ obrobek, nevyhnutelně se v něm objeví trhliny, ale tento proces lze omezit na minimum. Jakékoli poškození, ke kterému dojde před konečným pečením, se jednoduše zakryje tekutou hlínou, což nijak neovlivňuje kvalitu a pevnost.

Technologie jednostupňového vypalování

Pečení v jedné fázi vyžaduje méně prostředků a je z ekonomického hlediska výhodnější, ale zároveň má řadu nevýhod, které výrazně omezují rozsah jeho použití. Například obrobek vyžaduje pečlivější dekoraci kvůli své nízké pevnosti, upevnění glazury na povrchu vyžaduje přidání speciálních přísad.

Tato metoda je nejvhodnější pro jednoduché předměty bez složitého zdobení, nebo pokud glazura vyžaduje stejné množství pečení jako celý kus. Dalším negativním aspektem je zvýšený počet závad.

Technologie dvoustupňového vypalování

Rozdělení procesu do několika fází umožnilo neutralizovat všechny negativní aspekty jednostupňového pálení hlíny.

Fáze záchrany zahrnuje pečení produktu bez dekorace. Hlavním úkolem je získat minimální pevnost, odstranit všechny plynné látky, minimalizovat pórovitost, ale ne zcela odstranit, protože póry umožňují absorbovat určité množství glazury.

Nalévané vypalování (druhá fáze) je proces konečné fixace dekoru, stejně jako odstranění všech plynů a vlhkosti. Provádí se po dokončení dekorace a její trvání zcela závisí na vlastnostech použité glazury a barev.

Kromě výše uvedeného lze dvoustupňovou technologií vyrábět pomocí

Mysleli jsme si, že to je vše – ne! Za zmínku stojí vlastnosti samotného procesu vypalování.

Je rozdělena do 6 jednoduchých kroků:

Nyní tedy chápete, že proces vypalování hliněných výrobků není tak jednoduchý, jak by se na první pohled mohlo zdát. Nejdůležitější je, že bez přesného vybavení nelze zaručit kvalitní konečný výsledek.

Pouze pečlivý výběr vypalovací techniky a vybavení pro tento úkol umožní vašim výtvorům spatřit světlo světa a potěšit ostatní. A pokud si chcete výrobu výrobků procvičit, doporučujeme podívat se do hrnčířské školy.