Teplota vypalování hliněných keramických cihel

Teplota vypalování cihel hraje rozhodující roli ve výrobním procesu takového vyhledávaného stavebního materiálu, protože na ní závisí kvalita a výkonnostní vlastnosti hotového výrobku. Při výrobě cihel v továrně je celý proces zefektivněn a ukazatele teploty jsou regulovány a monitorovány automaticky. Co ale dělat, když se například bavíme o řemeslné výrobě materiálů pro vlastní potřebu? Je docela možné vyrobit si dobrou cihlu sami, hlavní věcí je používat správné materiály a dodržovat technologii, zejména vědět, při jaké teplotě je cihla vypálena.

Popis procesu vypalování a technologických vlastností

• zahřívání;
• skutečná střelba;
• chlazení.

První fáze zahrnuje zahřátí cihly na teplotu 120 stupňů. To je nezbytné, aby se vlhkost z materiálu zcela odpařila a hotový výrobek získal požadované fyzikální vlastnosti. Dále je nutné dosáhnout odstranění organických nečistot z kompozice a úplné odstranění zbytkové kapaliny. K tomu je cihla vypálena, což se provádí při teplotách do 600 stupňů, jedná se o takzvané vytápění.

Dalším krokem je zvýšení teploty na 930-980 stupňů, při jejichž dosažení se hlína smršťuje a materiál získává požadovanou pevnost.

Poslední fází je ochlazování, které začíná po dosažení maximální teploty vypalování hliněné cihly a po uplynutí přiměřené doby v peci. Při dodržení technologie získávají cihelné bloky jednotnou červeno-oranžovou barvu a jednotnou strukturu. Když je nutné získat glazovanou cihlu, vypalování se opakuje, přičemž se přísně sleduje dodržování teplotního režimu.

Pece na výrobu cihel

Pro dosažení požadované teploty vypalování hliněných cihel a její udržení na stejné úrovni je důležitá správná pec. V procesu výroby oblíbeného stavebního materiálu se používají dva typy pecí – tunelové a prstencové. Podívejme se na každou z nich podrobněji.

Tunelová pec se skládá ze tří oddílů, je to dlouhá tunelovitá (odtud název) konstrukce, která běží na zkapalněný nebo zemní plyn. Uvnitř jsou tři komory, do kterých vedou kolejnice. Po těchto kolejnicích se pohybují malé vozíky poháněné automatickými posunovači. Nepálené cihly se naloží do vozíků, vjedou do pece a poté se dvířka pece hermeticky uzavřou. Nejprve se v první komoře provádí sušení, poté bloky vstupují do druhé komory, kde dochází k vypalování. Teplota v této komoře je udržována na 920-980 stupních; Po dokončení výpalu je materiál odeslán do třetí komory, kde je teplota na nižší úrovni pro rovnoměrné chlazení.

Kruhová pec je konstrukce sestávající z velkého počtu sekcí uspořádaných ve formě prstence. Každá z těchto sekcí má okno, kterým se materiál nakládá a vykládá zpět. Každá sekce má také svůj vlastní zdroj tepla, což umožňuje kontinuitu výrobního procesu. To znamená, že dávka cihel projde všemi fázemi zpracování, aniž by opustila jeden oddíl. V další komoře se cihelné bloky ohřívají a kalcinují, ale materiál se ochlazuje v další sekci, kde je k tomuto účelu udržována požadovaná teplota.

Teplota vypalování keramických cihel

Nyní si povíme něco o teplotě, při které se pálí cihly každé z odrůd na trhu.

Jak bylo uvedeno výše, vypalování je nejzodpovědnější a nejdůležitější technologický proces, na kterém závisí kvalita materiálu a jeho životnost. Po dosažení požadovaných teplotních ukazatelů mění hlína své vlastnosti, mění barvu a přeměňuje se na spolehlivý materiál nejvyšší pevnosti. Správně vypálená hlína nenavlhne ve vodě, nebojí se teplotních změn, neztrácí své deklarované vlastnosti ani v horku, ani v silném mrazu, je to kámen – spolehlivý, pevný a odolný.

Vypalování keramických cihel se provádí při teplotě 930-980 stupňů a materiál musí být zahříván postupně. Po dosažení maximální teploty se nechá po potřebnou dobu v peci, následně se v dalším technologickém stupni postupně ochladí.

Co je surová cihla?

Hliněné cihlové bloky se dodávají ve dvou typech – pálené a nepálené. Technologii výroby pálených jsme dali o pár odstavců výše. Co se týče nepálené cihly, jedná se o tzv. surovou cihlu, která se vyrábí z vysoce kvalitní hlíny bez použití tak vysoké teploty jako cihla pálená. Při dodržení technologie může tento materiál svými vlastnostmi konkurovat jiným odrůdám, ale zároveň je mnohem levnější. Surový kámen se používá pro stavbu malých jednopatrových domů, ale i saun, přístřešků a dalších hospodářských budov.

Při jaké teplotě se pálí surová cihla? V první fázi se materiál fumiguje při teplotě 120 stupňů, poté se ve stupni středního požáru dusí při 600 stupních, aby došlo k dehydrataci jílu a vyhoření organické hmoty. Po dokončení této fáze získávají cihly červenou barvu a požadované výkonnostní charakteristiky.

Šamotové cihly

Šamot je ohnivzdorná cihla používaná při stavbě krbů, kamen a dalších konstrukcí, které zahrnují kontakt s otevřeným ohněm. Stejně jako u jiných odrůd, výroba tohoto materiálu probíhá v několika fázích, z nichž každá má svůj vlastní teplotní režim. Maximální teplota vypalování šamotových cihel je 1400 stupňů, při jejichž dosažení musí být materiál v peci po dobu 5-6 hodin.

červená cihla

Teplota vypalování červených cihel závisí na barvě materiálu, který má být nakonec získán. Pokud je tmavě červená, vypalování se provádí při 450-500 stupních, pokud je potřeba třešňově červený materiál, teplota stoupne na 700 stupňů, a aby byly bloky světle červené, pec se zahřeje na 850 stupňů;

Výroba keramických výrobků je složitý a pečlivý proces. Pro zajištění správné úrovně pevnosti, trvanlivosti keramiky a její estetiky je nutné důsledně dodržovat technologické vlastnosti a výrobní etapy, zejména používat vysoké teploty ve speciálních pecích pro výpal keramiky a kovokeramiky. Keramický výrobek je kompletně hotový a připravený k použití až po vypálení.

Pec na vypalování keramiky

Typy pecí na vypalování keramiky

Klasifikace zařízení pro tepelné zpracování keramiky se provádí podle řady kritérií. Tato variabilita umožňuje jednoduše vybrat přesně to zařízení, které se optimálně hodí pro konkrétní výrobu.

Typy pecí na vypalování keramiky

V závislosti na typu napájení se rozlišují plynová, elektrická a pevná paliva. Posledně jmenovaný typ často nachází uplatnění v individuální výrobě a vyrábí se na zakázku u specialistů. Pro průmyslové účely se používají pouze první dva typy.

Plynové pece jsou vhodné pro systematickou malosériovou výrobu hliněných výrobků. Jejich mezní teplotní rozsah se pohybuje od 1100-1300 °C. Fungují na zemní plyn a propan. Zařízení mohou realizovat čelní i vertikální zatížení. Hořák je umístěn uvnitř (používá se elektrické zapalování) nebo venku (teplo je přiváděno speciálním otvorem). Jeden hořák, umístěný samostatně, může obsluhovat několik pecí. V základní konfiguraci se konstrukce skládá z potrubí pro přívod/odvod plynů, hořáku a systému, který duplikuje provoz chladicí kapaliny.

Mezi výhody plynových topenišť je třeba vyzdvihnout nevýznamné provozní náklady, rovnoměrné rozložení tepla, rychlý ohřev (v případě použití vnitřního hořáku), schopnost automatizace systému a provozní bezpečnost.

Podle umístění ohřívačů se toto zařízení dělí na:

• Muffle (topná tělesa jsou realizována kolem mufle, což je tepelně odolná komora);
• Komora (ohřívače jsou umístěny v komoře).

Komorové instalace se vyznačují vyššími teplotami a nízkými tepelnými ztrátami v důsledku nedostatečného odvodu tepla žáruvzdorným materiálem. Tím se urychlí proces vypalování. Ale při zpracování jemných obrobků pro získání vyšší kvality se doporučuje používat pece prvního typu s muflí, která plní prostřední funkce.

Podle typu nakládání může být zařízení horizontální (nakládání se provádí zepředu), trubkové (výrobky jsou zatěžovány svisle; rozložení tepla je rovnoměrnější; ideální pro zpracování umělecké keramiky) a zvonové (zakládání je také vertikální , nejlepší volba pro velké obrobky).

Klasifikace pecí se také provádí v závislosti na maximální možné a přípustné teplotě. Jeho výkon je ovlivněn konstrukčními prvky a účelem zařízení. V nejteplejších zařízeních mohou teploty překročit 1500 °C. Keramické výrobky zpracované v takových pecích získávají bílou a oranžovou barvu. V instalacích se slabšími teplotními podmínkami získávají výrobky tmavě červenou nebo vínovou barvu. V jednotkách s nízkým ohřevem, nepřesahujícím 500 °C, jsou obrobky červené. Ve většině případů se keramika zahřívá na 950-1450 °C. Velikost tepelných indikátorů a doba zpracování se volí na základě typu, složení a účelu obrobku.

Dalším klasifikačním faktorem je výkon, který určuje spotřebu energie. Tento ukazatel také souvisí s vnitřním objemem pece. U malých zařízení s objemem do 50 litrů je tato spotřeba přibližně 100 W/l. U větších zařízení je poměr ukazatelů pro spotřebitele příznivější. Kalkulace nákladů je v tomto případě přibližně 50-70 W/l.

V závislosti na typu náplně jsou komory zařízení rozděleny do:

• Vzduch (používaný pro všeobecné výrobní účely);
• Vakuum;
• S plynným prostředím (zahřívání se provádí v atmosféře tvořené různými plyny: dusíkem, vodíkem atd.).

Je třeba zmínit také šachtové pece určené pro výpal kusových materiálů a rotační bubnové aparáty.

Muflová pec pro vypalování keramiky

Tlumicí zařízení mohou fungovat na plyn a elektřinu. Nepoužívají indukční ohřev. Podívejme se blíže na elektroinstalace.

Muflová pec pro vypalování keramiky

Strukturálně tato zařízení zahrnují: mufle – komora s tlustými, ohnivzdornými stěnami ze speciálních cihel; muflová podšívka, vyznačující se tepelnou odolností; kovové tělo, hlavně ocel; kovové dveře vybavené tepelně odolnou izolací. Ohřívače hrají důležitou roli v designu zařízení: nichrom, fechral, ​​wolfram, implementované ve formě trubek, spirál, pásek. Jsou umístěny kolem mufle. Mezi tělesem a muflí je umístěn tepelný izolátor. Velký význam mají také termostaty a relé, která řídí teplotu.

Hlavní výhody muflových instalací:

• Široký rozsah provozních teplot;
• Možnost přesné kontroly parametrů;
• Pohodlné nakládání a vyjímání obrobků podrobených tepelnému zpracování;
• Rovnoměrný ohřev produktů bez teplotních výkyvů;
• Rychlé ochlazení produktů po výpalu, a tedy rychlý přechod do dalších fází výroby;
• Minimalizované tepelné ztráty díky utěsněným dveřím.

Na moderním specializovaném trhu jsou velmi oblíbené muflové pece Nabertherm, které najdou uplatnění v různých oblastech výroby a ve výzkumu a vývoji.

Muflová zařízení však mají také řadu funkcí, které lze v některých případech považovat za nevýhody. Zejména nelze tuto techniku ​​použít pro zpracování produktů při teplotách přesahujících 1300 °C. Kromě toho se mufle vyznačuje omezeným počtem cyklů ohřev-chlazení. A k jeho zahřátí je zapotřebí další elektrická energie.

Elektrická keramická pec

Elektrická zařízení se mohou lišit v konfiguraci, ale ve většině případů jsou nabíjena zepředu.

Mezi požadovanými konstrukčními prvky stojí za zmínku:

• Pouzdro vyrobené z odolného kovu (nerezová ocel se osvědčila);
• Obložení z ohnivzdorných cihel a vláknitých materiálů;
• Nakládací palety z materiálů se zvýšenou požární odolností;
• Topná tělesa umístěná v komoře nebo kolem ní.

Elektrická keramická pec

Po otevření dveří komory se ohřívače automaticky vypnou. Limitní teplota zařízení je 1200-1400 °C. Tyto indikátory jsou dostatečné pro vypalování většiny keramických obrobků. Proces ohřevu se provádí při zvýšené rychlosti, čehož je dosaženo díky akumulaci energie uvolněné zdrojem tepla vyzdívkou. Relativně malé rozměry umožňují snadné umístění takových instalací i v malých výrobních prostorách. Jedinou nevýhodou zařízení je značná spotřeba energie.

Proces vypalování keramického výrobku spočívá v jeho zahřátí na určitou teplotu, udržování na nastavené teplotě po určitou dobu a následném ochlazení. Důležitou roli hrají následující body:

• Konečná maximální teplota;
• Doba expozice při nejvyšší teplotě;
• Rychlost ohřevu produktu na udržovací teplotu;
• Rychlost chlazení.

Komplexní vliv těchto faktorů nám umožňuje v konečném důsledku získat výsledek, který je optimální pro konkrétní typ obrobku. Moderní zařízení používané při výrobě keramiky je navrženo pro různé teplotní podmínky a je vhodné pro zpracování různých typů výrobků. Doba vypalování se určuje s ohledem na druh materiálu, rozměry obrobků a jejich množství při současném zpracování.

Vakuová pec

Vakuová vypalovací zařízení se mohou lišit teplotními podmínkami, pracovním objemem a součástmi. Mohou používat nejjednodušší ventily, měřicí a regulační zařízení a inovativní vícerozsahové tlakově-vakuové senzory, automatické ventily a čerpací zařízení. Mezi velkými výrobci jsou například velmi žádané turbomolekulární vývěvy, které zajišťují vytvoření hlubokého bezolejového vakua.

Vakuová pec

Poptávka po vakuových instalacích je způsobena řadou jejich významných výhod:

• Získání trvanlivějších a mrazuvzdorných výrobků;
• Několikanásobné zkrácení doby tepelného zpracování;
• Snížení teploty výpalu alespoň o 100 °C;
• Schopnost snadno integrovat zařízení do výrobních řetězců jak jednotlivě, tak ve velkovýrobě;
• Vysoká rychlost změny režimu zpracování;
• Studené a bezpečné stěny komory;
• Snížení nákladů na energii;
• Snadná oprava a údržba;
• Zvýšená úroveň automatizace.

Tunelová pec na výpal keramiky

U zařízení tohoto typu je vypalovací zóna statická a zpracované produkty se pohybují na speciálních zařízeních průchozím tunelem do chladicí kapaliny. Zařízení může být jedno- nebo vícekanálové. Samotný kanál může být rovný nebo kruhový.

Tunelová pec na výpal keramiky

Výrobky jsou ohřívány buď otevřeným ohněm nebo pomocí muflových sít. V prvním případě mohou být obrobky kontaminovány popelem a zadrženými částicemi paliva. K takové kontaminaci nedochází v muflových instalacích. Poskytují produkty vyšší kvality. Tunelové instalace se skládají z topných, vypalovacích a chladicích zón.

Výhody zařízení: schopnost mechanizace a automatizace pracovních procesů, zlepšení hygienických pracovních podmínek, zvýšení produktivity.

Vypalovací pece našly aktivní využití v různých průmyslových odvětvích souvisejících s výrobou keramických a kovokeramických výrobků. Díky vypalování se keramika stává odolnější, voděodolnou, získává požadovanou barvu a konečný vzhled.