Особливості технології виробництва фарфорових виробів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Кераміка - матеріали і вироби, які одержують випалом глин або їх сумішей з мінеральними добавками або без них. До керамічних виробів відносяться також вироби, що виготовляються з чистих оксидів або інших мінеральних речовин за технологією керамічних виробництв.

У виробництві фарфорових виробів відбуваються глибокі якісні зміни: механізація і автоматизація технологічних процесів, оновлення і розширення асортименту, вдосконалення структури виробництва, освоєння нових видів виробів.

Перспективи розвитку виробництва фарфорових виробів передбачають проведення значних робіт по розширенню і поліпшенню сировинної бази галузі. Буде розширено використання заздалегідь збагачених сировинних матеріалів, а також організовано централізоване приготування пластичної маси та шлікерів.

На підприємствах замість фільтр-пресів будуть побудовані розпилювальні сушарки, використані теплові агрегати більш досконалих конструкцій, застосовані нові типи ущільненого садки виробів, здійснені заходи щодо зниження витрати палива і електроенергії.

Все більш удосконалюється процес декорування виробів із застосуванням автоматів, термопластичної деколі і фарб, проникаючих в глазур («впалюємих») і закріплюваних при більш високих температурах випалу.

У фарфоровій промисловості є, немало невикористаних резервів виробництва. Найголовніші з них: скорочення технологічних відходів виробництва; упровадження у виробництво мас і глазурі для швидкісного випалу, а також уніфікованого вогнетривкого припасу; заміна гіпсових форм на форми з інших матеріалів; упровадження безкапсельного випалу; механізація і автоматизація виробничих процесів на ділянках формування (впровадження автоматів), сушки (вживання сушарок радіаційних із направленим потоком теплоносія), випалу (використання щільових печей), сортування і декорування (потокові лінії, механізація транспортних операцій і ін.).

Збільшення випуску виробів йтиме перш за все за рахунок інтенсифікації технологічних процесів на основі використання досягнень хімії і фізики, новітніх засобів контролю і регулювання технологічних параметрів.

1. Асортимент виробів

В загальному випуску виробів фарфор складає 72, фаянс - 18, майоліка та інші види кераміки - 10%.

В асортимент фарфорового посуду входять: побутовий посуд - 97%, в тому числі тарілки всіх розмірів - 45%, чашки з блюдцями - 26%, чайники - 2%, кружки - 9%, піали та інші вироби - 8%.

Вимоги щодо сортування, транспортування та зберігання фарфорового посуду викладені в галузевому стандарті ОСТ 17-9-70; чайний і кавовий тонкостінний посуд - згідно вказівок ОСТ 17-9-70.

Вимоги до якості фарфорового посуду викладені в ГОСТ 5.453-70; вироби з кістяного фарфору - в ГОСТ 5.842-71; декоративних фарфорових виробів - в ГОСТ 5.232-69.

Назва продукції	Позначення нормативних документів, на відповідність яким проводиться сертифікація	Нормативний документ (номер пункту), що встановлює обов'язкові вимоги	Код за УКТЗЕД
Посуд фарфоровий: - посуд фарфоровий столовий; - посуд фарфоровий чайний; - посуд фарфоровий кавовий; - посуд фарфоровий для спецій; - посуд фарфоровий для кухні; - столові набори; - набори, комплекти і гарніти фарфорові.	ГОСТ 28390-89 ГОСТ 25185.1-95 (ISO 6486-2-81) НРБУ-97 СанПіН 42-123-4240-86 Нормативний документ на конкретний вид продукції	ГОСТ 28390-89, П. 1.2.2; 1.2.3; 1.2.4; 1.2.8; 1.2.14 ГОСТ 25185.1-95, Р. 4 СанПін 42-123-4240-86	6911

2. Характеристика сировинних матеріалів

Сировинні матеріали, що використовуються у виробництві керамічних виробів, розділяють на основні та допоміжні. Основні сировинні матеріали, у свою чергу, ділять на пластичні (глинисті) і непластичні.

Для виробництва фарфорових виробів використовують глинисту сировину певних родовищ, яка відповідає вимогам якості.

Властивості глинистих матеріалів визначаються їхнім мінералогічним, гранулометричним та хімічним складом який впливає на технологічні властивості сировини - пластичність, зв'язуючу здатність, повітряну та вогняну усадку, вогнетривкість, що в значній мірі визначає можливості використання цих матеріалів.

У виробництві фарфору широко використовують каоліни, а також каолінітові вогнетривкі і тугоплавкі глини, що містять переважно мінерали каолінітової групи. Як домішки в глинах присутні кварц, польовий шпат, галлуазит, бейделіт та інші. Вони не є шкідливими і враховуються при розрахунку мас. Шкідливі домішки в глинистій сировині - карбонати кальцію і магнію, гіпс і інші залізовмісні мінерали.

Мінеральний склад глин визначає їх формувальну здатність, поведінку при випалі.

Глинистими матеріалами є каоліни, вогнетривкі, тугоплавкі і легкоплавкі глини, у тому числі і пластифікуючи добавки - бентоніти.

До групи каменистих (непластичних) матеріалів входять всі сировинні матеріали, які не утворюють з водою сумішей, здатних формуватися та зберігати форму

Непластичні матеріали залежно від характеру дії розділяють на спіснюючи - шамот, одержуваний шляхом випалу глин і каолінів, бій обпалених виробів, кварцовий пісок і інші; плавні - польовий шпат або його замінники - пегматит, нефеліновий сієніт, тальк, доломіт, крейда та інші.

Глина Часів-Ярська

ГОСТ 9169-59

Головна особливість цієї білоспікаючої глини заключається в великому інтервалі спікання: основних глин - 600-700⁰, у напівкислих - 300-400⁰ при низькій початковій температурі спікання 1000-1250⁰.

Висока пластичність зумовлена високою дисперсністю. Кількість частинок менше 0,005 мм досягає 96%.

SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	Na2O	K2O	ВПП
51,66	32,06	0,61	0,85	0,61	2,0	2,01	9,39

Каолін Просянівський

ГОСТ 21286 - 82

Каолін просянівського родовища у виробництві фарфорових виробів використовується у вигляді збагаченого каоліну. Каолін складається з каолініту Al₂O₃ * 2SiO₂ * 2H₂O, кварцевих зерен та слюди.

Каолін застосовують, як основний компонент маси, який підвищує білість черепка, його механічну і термічну стійкість. Каолін ділиться на 3 сорта: вищий, І, ІІ. Для промислового, побутового і художнього фарфору використовують вищій і І сорт.

Хімічний склад каоліну Просянівського

SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	Na2O	K2O	ВПП
44,64	38,38	0,8	1,18	0,2	0,3	0,55	13,6

Польовий шпат флотаційний

ГОСТ 7030 - 75

Польові шпати складають більшу групу алюмосилікатів К, Na і Са.

Використовується в якості плавня при випалі утворює польовошпатове скло, яке заповнює пори черепка, надаючи йому міцності.

Хімічний склад флотаційного польового шпату

SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	Na2O	K2O	ВПП
69,59	18,22	0,08	0,4	0,19	4,2	7,07	0,21

Пісок Дубровський

ТУ - У - 0568998004 - 96

Кварцовий пісок дубровського родовища використовується в якості спіснюючого матеріалу для приготування фарфорової глазурі. Отримується при збагаченні каоліну. За мінералогічним складом дубровський пісок складається із кварцу з домішками окремих мінералів, глини, польових шпатів, слюди.

Хімічний склад піска Дубровського

SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	Na2O	K2O	ВПП
98,66	0,3	0,03	0,24	-	-	-	0,14

3. Типові склади мас і полив

Фазовий склад фарфору визначається відношенням SiO₂ і Al₂O₃ і плавнів, так як зміна кількості K₂O і Na₂O (заміна один одним) не приводить до суттєвих змін фазового склад.

Для фарфорового черепка і для покращення його зовнішнього вигляду вводять до 2% ZnO або добавляють 5-10% фарфорової глазурі.

Хімічний склад маси

Маса	Вміст, %
	SiO 2	Al2O3	Fe2O3	TiO2	CaO	MgO	K2O	Na2O	ВПП
Побутово-господарчий фарфор	61,98-68,56	20,83-26,24	0,24-0,69	0,14-0,76	0,50-1,56	0,24-0,80	0,91-2,79	0,65-1,89	6,3-7,5

Склади глазурей незалежно від виду і способу виготовлення виробів завжди містять кремнезем і окись алюмінію (в сумі 85-90%). Решта окислей, які входять в склад глазурей в невеликих кількостях, корегують її властивості згідно з видом виробу і способом виробництва.

Склад глазурі, %: фрита №30-25,0; пегматит -36,0; кварц -10,0; окись цинка -8,0; каолін просянівський -6,0; доломіт -15,0.

Склад фріти №30 для глазурі, %: Кварц -6,0; борна кислота 25,0; крейда -8,0; доломіт орджонікідзевський -4,0; двоокись циркона -9,0; кальцинована сода -3,0; пегматит -45,0.

Хімічний склад

Маса	Вміст, %
	SiO 2	Al2O3	ZrO2	ZnO	CaO	MgO	K2O	Na2O	B2O3
глазурь	55,80	10,30	3.20	8.70	7,70	3,80	3,20	2,70	4.50
фріта	48,70	8,0	12,00	-	7,50	1,00	2,00	4,30	16,40

4. Особливості технології

4.1 Підготовка сировини

Каолін збагачений не потребує попередньої підготовки. При розділеному помолі каменистих розпуск каоліну здійснюється в мішалці.

Кускова глина подрібнюється на глино різних машинах. Рекомендується глиняну суміш, після доведення її вологості до 82-85%, пропустити через гідро циклони для очистки від домішок.

Польові шпати промивають в миючих барабанах, подрібнюють в щокових дробарках, потім випалюють в обертових печах при t=900-1000^o C. Попередній випал необхідний для пониження їхньої міцності. Подрібнюють польові шпати на бігунах з кам'яними катками і подом або на щокових чи молоткових дробарках до проходження через сито 1,25 (34,6 отв./см²).

Кварцовий пісок при збагаченні каоліну використовують в виробництві без попередньої підготовки і рідко підлягає мойці на промив очних вібростолах, хоча промивка піску понижує вміст фарбуючи оксидів в ньому майже в 2 рази, а вміст глинистих - 1%.

4.2 Приготування фарфорової маси

Спіснюючі і глинисті матеріали дозують із абсолютною похибкою 1±2% відповідно до рецепту, затвердженому головним інженером заводу й розрахованому з урахуванням складу й вологості сировини.

Тонке подрібнення кам'янистих матеріалів проводять у кульових млинах, футерованих зсередини кремієвими, силексними, уралітовими, гумовими брусками. В якості мелючих тіл застосовують природну кремнієву гальку, уралітові циліндри. При подрібненні кам'янистих матеріалів додають 3-5% (від маси розрахункової наважки) глинистих матеріалів.

Оптимальне співвідношення (по масі) матеріалів, що подрібнюють, мелючих тіл і води становить 1:(1,2-1,8):1, для підтримки якого при кожному завантаженні матеріалів додають необхідну кількість мелючих тіл. При подрібненні млин заповнюють на 85-90%.

Воду в кульові млини рекомендується заливати через водоміри й фільтри із сіток №0125 або №014 із прокладкою з войлока або скловати.

Тонке подрібнення кам'янистих матеріалів у кульових млинах триває до одержання залишку 1,5-2,5% на сітці №0056. Подрібнення рекомендується здійснювати диференційовано: 1-а наважка - кварцовміщуючі матеріали, технічний глинозем, политий бій, глинисті матеріали (вміст останніх - 10-15% від загальної кількості кам'янистих матеріалів, що завантажують,); тривалість подрібнення 3-6 год.; 2-а наважка - пегматит, польовий шпат, бій першого випалу. Допускається й спільне подрібнення компонентів маси.

Для прискорення подрібнення в кульові млини рекомендується додавати лигносульфонати в кількості 1% від маси матеріалу, що подрібнюється, (у перерахунку на абсолютно сухий лигносульфонат).

Контроль тривалості подрібнення й відбір проб для встановлення готовності згідно крупності подрібнення роблять після закінчення заданого часу. Тривалість подрібнення встановлюють дослідним шляхом залежно від складу маси, ваги, розміру й твердості матеріалів, що завантажують, застосовуваних мелючих тіл, частоти обертання млинів і т.д. Звичайно загальна тривалість подрібнення становить 6-8 год.

Глинисті матеріали, а також сушьє й обрізки, що надходять із формувального цеху, розпускають окремо у воді й потім змішують із розрахункованою кількістю подрібнених кам'янистих матеріалів у збірниках, обладнаних лопастними або пропелерними мішалками. Спочатку в збірник наливають визначений обсяг води (з огляду на вологість матеріалу, що завантажують,), потім поступово завантажують глинисті матеріали, сировину або обрізки. Матеріали завантажують у працюючі змішувачі. Каолін розпускається протягом 2-4 год. до вологості каолінової суспензії не більше 70%, глина - 3-4 год. до вологості не більше 75%, сушьє й обрізки - 1-2 год. до вологості не більше 65%.

Ситове збагачення подрібнених кам'янистих матеріалів, глинистих суспензій, суспензії із сушья й обрізків роблять через сітку №02 і 018. При відсутності вібросит можна проводити проціджування суспензії з кульового млина через сітку №09-1,25.

При змішуванні суспензій строго дотримується послідовність: суспензію тонкоподрібнених кам'янистих матеріалів зливають тільки після зливу суспензій глинистих компонентів. Кількість сушья й обрізків не повинна перевищувати 30% від загальної маси (розрахунок ведеться по масі сухого матеріалу). Тривалість змішування компонентів маси - не менш 2 год. Можна проводити змішування тонкоподрібнених кам'янистих матеріалів із глиною й каоліном у кульових млинах, при цьому каолін і глина завантажуються за 1,5-2,5 год. до закінчення подрібнення.

Суспензію фарфорової маси, що надходить зі збірників змішувачів, піддають послідовно ситовому, а потім магнітному збагаченню. Ситове збагачення суспензій фарфорової маси проводять через одинарну або подвійну латунну сітку №01 і піддають потім магнітному збагаченню на електромагнітні або феромагнітних очисниках. Збагачена суспензія фарфорової маси повинна мати ступінь подрібнення, що характеризується залишком 0,8-1,5% на контрольному ситі №0056, і вологість у межах 55-65%.

Після ситового й магнітного збагачення готову суспензію подають у збірники. Для полегшення й прискорення наступної фільтрації суспензію в збірниках рекомендується підігрівати гарячою парою до температури не більше 45°С.

Зневоднення суспензії до одержання коржів з вологістю 20-25% роблять на фільтрпресах періодичної дії.

Закінчення фільтрації встановлюється по припиненні стікання ретурної води і залежно від необхідної вологості коржа. Тривалість фільтрації від 40 хв до 2,5 год. В якості фільтрувальних полотен використовують тканини із синтетичного волокна.

З мундштука вакуум-преса повинні виходити качалки, рівні по діаметру заготівки, призначені для формування відповідних виробів. Маса повинна виходити з вакуум-преса у вигляді рівних незім'ятих качалок, які нарізають на певну довжину за допомогою механічного різання або вручну. Прийомний лоток для вихідної качалки маси повинен бути роликовим або мати конструкцію, що забезпечує легке, плавне просування маси.

Підготовлену до формування масу укладають на спеціальні столи, піддони або у відсіки.

4.3 Формування виробів

Вибір способу виготовлення фарфорових виробів визначається їхнім видом, складністю, складом маси та ін.

Формування із пластичних мас (пластичне формування) є основним способом виробництва фарфорових виробів (90-92% від загального випуску).

Перевага цього способу перед іншими полягає в можливості формування виробів різного розміру, що мають форму тіл обертання, з використанням високопродуктивного обладнання поточно-механізованих ліній.

Послідовність операцій при формуванні тарілок на напівавтоматі при агрегатному способі виробництва відмінна від послідовності операцій на поточно-механізованих лініях.

Вологість пластичної маси залежно від асортименту відформованих виробів може змінюватися в наступних межах: для плоских виробів, відформованих на напівавтоматах з роликовим шаблоном (тарілок, блюдець), від 20 до 22,5%.

При формуванні плоских фарфорових виробів необхідно качалки маси нарізати за допомогою різального пристрою (ручного або механічного) на заготовки, що забезпечують мінімальну кількість відходів маси при формуванні й обрізку країв виробів.

Діаметр заготовок, що рекомендується, в мм, залежно від діаметра виробів.

Металеві формуючі ролики повинні обладнатися електронагріваючим пристроєм до температури, регульованої в межах 105-140°С. Висока температура нагрівання формуючої голівки може бути причиною крихкості зовнішньої поверхні виробу, тоді як низька (менше 90°С) викликає прилипання шару до поверхні формуючої голівки

При роботі потокових ліній для формування здійснюються наступні операції:

- подача маси - качалки маси вручну укладають на конвеєр, що передає їх у масо різку й далі у вакуум-прес, де відбувається додаткове вакуумування й гомогенізація маси, а також її дозування для наступного розрізування на шари;

- формування здійснюється так само, як на окремих напівавтоматах, з тією лише різницею, що одночасно формують два або чотири вироби;

- попереднє сушіння - виріб висушується до твердого стану, що характеризується відносною вологістю 15±3%. На цій стадії напівфабрикату надається міцність, що дозволяє зняти його з форми без деформації й ушкодження й передати на остаточне сушіння або виконати операції оправлення. Для цього виробу за допомогою присосків переставляють на оправочний конвеєр, де виконують оправлення й замивання країв;

- перестановка виробів у сушарку для остаточного сушіння - після перестановки форми проходять через перекидаючий пристрій і повертаються до формувального вузла. При перекиданні полиць викидаються вироби із тріщинами, які не були взяті пристроями, що переставляють, а також ушкоджені форми.

Плоскі вироби виймають із форм при вологості сирцю, %: при двох-стадійній сушці 10-16, при одностадійній сушінні - не більше 4.

Виробу, вийняті з форм, ставлять рівними стопками на спеціально обпалені керамічні підставки (переважніше з вирізним дном), виготовлені з мілко шамотної або кордиєритової маси, що не містить карбіду кремнію. Діаметр підставки повинен не менш чим на 10 мм перевищувати діаметр установлених на них виробів. Число виробів у стопках повинне бути обмежене: тарілок - 8 шт.

4.4 Сушка виробів

У виробництві фарфорових виробів напівфабрикат сушать для видалення з нього води й додання йому міцності. Після сушіння сформований виріб перетерплює усадку, легко відстає від форми й здобуває необхідну механічну міцність. Це має важливе значення для здійснення наступних технологічних операцій.

При сушінні виробів у гіпсових формах максимальна температура останніх не повинна перевищувати 70°С. Сушіння в гіпсових формах здійснюють при поступовому підвищенні температури до 55 - 65°С. Сушіння виробів, вийнятих з гіпсових форм, може проходити швидко при температурі не більше 250°С.

Сушіння виробів звичайно складається із двох стадій: перше сушіння (підв'ялювання) у гіпсових формах (плоскі вироби - до 12-14%) і друга (досушка) - без гіпсових форм після оправлення й зачищення до вологості не більше 1-2%. Висушувати тонкостінні фарфорові вироби, що піддаються утильному випалу, до залишкової вологості 0,2-0,4% недоцільно, тому що на це потрібне значний час і велика витрата палива. При зберіганні ж виробів у цеху (накопичувачі й т. п.) внаслідок гігроскопічності й великої питомої поверхні фарфорової маси їхня вологість швидко відновлюється до стану, рівноважного для даного навколишнього середовища, тобто приблизно до 2%. Конвеєрні сушарки застосовують для сушіння головним чином тонкостінних виробів, отриманих способом формування або лиття.

4.5 Утільний випал виробів

У процесі термічної обробки (випалу) формується керамічний черепок виробів, що здобувають необхідні властивості в результаті реакцій фазоутворення. Випал у виробництві фарфору значною мірою визначає характер технології, тривалість технологічного циклу, якість виробів, економіку виробництва.

Залежно від призначення й характеру матеріалу при виробництві фарфору застосовують двох - або однократний випал з наступним випалом декорованих виробів.

Перший випал напівфабрикату проходить при температурі 800 - 1000 С, у роликових і конвеєрних печах допускається випал при температурі 730-1000 С.

Одним з основних конструктивних недоліків тунельних печей є великі розміри робочих каналів і значна кількість вогнеприпасу.

Конструктивні недоліки тунельних печей приводять до неоднорідності температурного поля, особливо в зоні нагрівання, де температура досягає 400°С і більше. Проте подовження процесу нагрівання, хоча і сприяє усереднюванню температурного поля, не забезпечує повного вирівнювання температури виробів по висоті робочого каналу печі.

Великий перетин робочого каналу тунельних печей, наявність етажерок з вогнеприпасу дозволяють автоматизувати і механізувати процеси випалу, садки і вивантаження виробів.

Разом з тунельними печами для першого випалу фарфору, широке вживання знайшли роликові, конвейєрні, у тому числі печі ЛЕР. Робота роликових і конвейєрних печей навіть одного типорозміру в значній мірі залежить від асортименту випалюємих виробів, температури випалу, числа печей в технологічному потоці і умов експлуатації. Тривалість циклу і продуктивність печей змінюються у великому діапазоні.

Особливістю конвейєрної печі прямого нагріву є наявність прямого підвісного своду, що покращує аеродинамічний режим печі, зменшує перепад температур в робочому каналі печі, скорочує витрату палива. Випал в печі проводиться за допомогою шести пальників, встановлених з обох сторін печі в кінці зони випалу.

Робочий канал печі ЛЕР виконаний у вигляді щелевидного тунеля, по якому переміщуються випалювані вироби, встановлені на сітку з вогнетривкого сплаву.

Для інтенсивного і рівномірного охолоджування випалених виробів є пристрій з нагнітаючого і відсмоктуючого коробів, пов'язаних з приточно-витяжною вентиляцією.

4.6 Виготовлення поливи та глазурування

Подрібнення компонентів глазурі в кульових млинах проводять сумісним мокрим помолом з електролітом до залишку на ситі 0056 0,02-0,03%. В якості електроліта використовують 0,025-0,05% пірофосфат натрия, 0,35% тринатрийфосфат та ін. Вологість готової суміші повинна бути не більше 41%. Глазурну суміш проціджують через подвійне вібросито з сітками 009-0071 і підлягає магнітній сепарації за допомогою електромагнітів або ферромагнітних очисників.

Глазур наносять на заздалегідь обпалені або добре висушені вироби у вигляді тонкодисперсної водної суспензії густина якої може змінюватися в значних межах в залежності від водопоглинання напівфабрикату, що глазурується.

Волога, що міститься в глазурній суспензії, проникає в пори висушеного напівфабрикату, і на поверхні напівфабрикату закріплюється шар глазурної маси заданої товщини. В процесі випалення при термообробці глазурна маса розплавляється і на поверхні виробів при охолоджуванні утворюється тонкий склоподібний шар завтовшки 0,01 - 0,03 мм.

Глазур наноситься на чисту, знежирену поверхню виробів. З ділянок виробів, покритих пилом і забруднених жиром, глазурна суспензія скачується, що приводить до появи таких дефектів, як «плішини», «наколи» і ін. Щоб запобігти утворенню таких дефектів, поверхню випалених виробів перед глазуруванням очищають від пилу щітками, стислим повітрям ручним і механічним способами.

Існує три способи глазурування виробів: занурення, поливу і пульверизації.

Глазурування зануренням виконується ручним або машинним способом, що забезпечує нанесення глазурі рівним шаром завтовшки 0,1 - 0,2 мм. Вироби середнього розміру витримують в глазурі протягом 1,8 - 3 с, крупні вироби (супові вази, блюда і ін.) протягом 3 - 5 с. Зануренням глазурують частіше плоскі і рідше порожнисті вироби.

Глазурування зануренням забезпечує високоякісне покриття. Цим пояснюється широке розповсюдження даного способу в промисловості, що випускає керамічні вироби побутового, будівельного і технічного призначення.

Глазурування поливом застосовується в основному для висушених і заздалегідь обпалених порожнистих і рідше плоских виробів побутового призначення, а також фаянсових облицювальних плиток та ін.

Глазурування виробів поливом має наступні недоліки: шар глазурі менш рівномірний, ніж при глазуруванні зануренням, можлива недоглазуровка внутрішньої поверхні виробів; опорні підставки залишають сліди на виробі; парафінова ізоляція краю чашок ускладнює їх склеювання і вимагає додаткового очищення; при зануренні країв чашок в проточну воду не завжди повністю знімається натікання глазурі.

Глазурування пульверизацією є універсальним способом, оскільки дозволяє глазурувати вироби будь-яких розмірів і форм незалежно від пористості, міцності і водорозмиваємості напівфабрикату. Крім того, глазурування пульверизацією виключає розмокання виробів, не обпалених попередньо, оскільки глазур в розпиленому вигляді осідає на поверхні виробу майже сухим шаром.

Нанесення глазурі пульверизацією може здійснюватися або в один або в два прийоми з незначною перервою 12 - 14 с між глазуруванням внутрішньої і зовнішньої поверхонь. Це оберігає тонкі стінки виробу від розмокання, особливо по краях.

До недоліків цього способу відноситься велика витрата глазурі в порівнянні із способами занурення і поливом, необхідність установки спеціальних кабін, обладнаних витяжними пристроями та пилевлолювачами.

4.7 Політий (другий) випал

У процесі випалу в фарфоровому черепку відбуваються глибокі фізико-хімічні процеси, що надають йому необхідні технічні й декоративні властивості.

У тунельній печі в першій половині відновленого періоду підйом температури протікає в зоні випалу.

Друга половина періоду прискореного підйому температури протікає в нейтральній або слабо відновленому середовищі (сліди окису вуглецю). Кінцева температура цього періоду коливається від 1350 до 1410°С. Найбільш швидкий підйом температури тут допускається 40°С за годину. По досягненні приблизно 1260°С ріст температури різко сповільнюють і доводять до 10°С за годину, поки буде досягнута кінцева температура, що підтримується протягом 2-5 год із незначним підйомом.

У цьому інтервалі температур відбувається плавлення й розлив глазурі. У черепку фарфору повністю розплавляється польовий шпаг, інтенсивно кристалізується муліт і оплавляються зерна кварцу.

У результаті цих реакцій відбувається повна вогнева усадка (8-10%) черепка, пори в ньому різко скорочуються й здобувають закритий характер.

Період остаточної витримки призначений для вирівнювання температури в різних частинах печі й протікає при нейтральному середовищі, що попереджає зворотний перехід закису заліза в окис. У цьому періоді температура доводить до максимальної заданої (1350-1410°С) і підтримується 4-5 год.

У тунельних печах охолодження виробів відбувається в спеціальній зоні. Для цього в зону нагнітається вентиляторами холодне повітря й одночасно витяжними вентиляторами відбирається тепло й передається в сушила для сушіння виробів або іншої виробничої мети.

Розвантаження фарфорових виробів, випалених у тунельній печі, роблять поза піччю. Охолоджені до 50°С вагонетки виводять із каналу печі й по шляхах подають до місця розвантаження.

5. Основні види дефектів

На всіх стадіях обробки фарфорові вироби піддаються сортуванню: на первинних операціях - для видалення непридатного напівфабрикату із циклу подальшої обробки а після политого випалу - як для видалення браку, так і для поділу готової продукції на сорти, розбивки по групах для обробки й відбору для нанесення відповідного декорування.

При сортуванні випалених виробів керуються міжреспубліканськими технічними умовами МРТУ 17-571-67. Вимоги МРТУ забезпечують на певному рівні декоративні й технічні показники якості продукції, необхідні для нормальної служби в споживанні.

Основними показниками якості фарфорових виробів є: 1) правильність форми; 2) правильність розмірів; 3) технічні властивості; 4) декоративні й санітарно-гігієнічні властивості.

Задані форми виробів можуть бути порушені деформацією, що із причин виникнення можна умовно розділити на три різновиди: власна деформація, подсад. Перший різновид відбувається в результаті нерівномірної усадки черепка, друга - під впливом власної ваги в стадії пластичного стану черепка.

Габаритні, ємнісні розміри й розміри товщини черепка можуть бути порушені в результаті відхилення вологості вихідної маси або в процесі оформлення виробів.

Такі дефекти, як недовипал, наколи на глазурі, цек на глазурі, зборка глазурі, лисини, засмічення на поверхні глазурі й погане полірування неглазуруємих опорних місць.

Як показує практика, основними пороками, що приводять виробу до браку, є: розтріскування, бульбашка, прищ, деформація, недовипал, мушка й ін. Зниження сортності в більшості випадків відбувається через деформацію, засмічення, мушки, кіптяви, нерівності розливу глазурі й ін.

Розмірами характеризуються також такі пороки, як розтріскування, лисини, зборка, глазурі, зліпиш, відколи, мушка й ін.

Розтріскування виникає внаслідок занадто пластичної маси, різнотовщинності.

Лисини - сильне пересихання глазурі, погана очистка виробу від пилу.

Сухість глазурі - перевипал при утильному випалі.

Цек - невідповідність коефіцієнтів лінійного термічного розширення черепка і глазурі, зміна складу маси, швидке охолодження і виборка з печі.

Напливи глазурі - недостатня густина глазурі в розплавлено стані, занадто товстий шар глазурі.

Наколи (точкові западини 1-2 мм, не заповненні глазур'ю) виникають в результаті впливу хімічного складу, плавкості, густини, режиму випалу і недостатнього поверхневого натягу в період розливу глазурі.

Зліпиш - результат неправильної ставки виробів в капселя і на етажерку пічної вагонетки, що викликає прилипання виробів один до одного, до капселя або плити етажерки.

6. Розрахунок шихтового складу керамічної маси за хімічним складом матеріалу та сировини

Хімічний склад матеріалу, мас.%:

компоненти	SiO2	А12О3	Fe2O3	CaO	MgO	Na2O	K2O
Мас.%	70,05	24,23	0,73	0,82	0,22	2,58	1,37

Хімічний склад сировинних матеріалів

Найменування сировинних матеріалів	Вміст оксидів, мас.%
	SiO2	А12O3	Fe2O3	СаО	MgO	Na2O	K2O	R2O	В.п.п.
Глина Часів-Ярська	51.66	32.06	0.61	0.85	0.61	2,0	2,01	4.01	9.39
Каолін Просянівський	44,64	38,38	0,8	1,18	0,2	0,3	0,55	0,85	13,6
Польовий шпат	69,59	18,22	0,08	0,4	0,19	4,2	7,07	11,27	0,21
Кварцовий пісок	98,66	0,3	0,03	0,24	-	-	-	-	0,14

Кількість матеріалу, що його необхідно отримати -1 т сировинних матеріалів.

Необхідно

Розрахувати шихтовий склад керамічної маси для отримання 10 000 кг сировинних матеріалів.

Проведення розрахунків

Розрахунки проводимо на 100 масових частин (мас. ч.) матеріалу, тобто визначаємо кількість кожної сировини, необхідної для отримання 100 мас. ч. готового матеріалу.

1) Враховуючи хімічний склад глини, з 30 мас. ч. глини необхідні оксиди будуть введені в масу, а потім і в готовий матеріал у таких відношеннях:

SiO₂ 0,5166 ? 30= 15,498 мас. ч.

А1₂O₃ 0,3206 ? 30 = 9,618 мас. ч.

R₂O 0,0401 ? 30 = 1,2 мас. ч.

2) В готовий матеріал залишилось ввести таку кількість оксидів:

SiO₂ 70,05 - 15,498 = 54,552 мас. ч.

А1₂O₃ 24,23 - 9,618 = 14,612 мас. ч.

R₂O 5,72 - 1,2 = 4,52 мас. ч.

3) Розраховану вище решту кількостей А1₂О₃ = 14,612 мас. ч. і R₂О =4,52 мас. ч. буде введено з каоліном і польовим шпатом. Для визначення кількості цих матеріалів у шихті складаємо систему рівнянь з двома невідомими, де х - кількість каоліну, яку необхідно ввести в шихту, а у - кількість польового шпату:

х 0,0085 +у 0,1127 =4,52;

х 0,3838 + у 0,1822=14,612.

Перше рівняння відображає кількість лужних оксидів Na₂О + К₂О = 4,52 мас. ч., що їх буде введено в масу з каоліном і польовим шпатом. Друге рівняння визначає кількість А1₂О₃, що буде введено в масу цими ж матеріалами. Розв'язавши систему рівнянь, отримуємо: х =20; у =38,618. Отже, каолін має бути введений у шихту для виготовлення маси у кількості 20 мас. ч., а польовий шпат - у кількості 38,618 мас.ч.

4) визначаємо кількість кремнезему (SiО₂), яку вже уведено в шихту (а отже, і в масу, а потім і в готовий матеріал) разом з глиною, каоліном, польовим шпатом (у мас. ч.):

з глиною введено SiО₂ …. 0,5166 ? 30 = 15,498;

з каоліном введено SiО₂ …. 0,4464 ? 20 = 8,928;

з польовим шпатом введено SiО₂……0,6959 ? 38,618= 26,874.

Таким чином, виходячи з хімічного складу шихти та кількості

SiО₂, що вже увійшла в масу з глиною, каоліном та польовим шпатом, з кварцовим піском лишилося ввести SiО₂ стільки: 70,03 - (15,498+8,928+26,874) =18,73 мас. ч. Оскільки у кварцовому піску міститься Х 98,66% SiО₂, то для введення в масу 18,73 мас. ч. SiО₂ необхідна така кількість піску: .

Отже, для виготовлення 100 мас. ч. матеріалу необхідно мати такий шихтовий склад керамічної маси:

глина	30 мас. ч.
каолін	20 мас. ч.
польовий шпат	38,618 мас. ч.
кварцовий пісок	18,984 мас. ч
разом шихти	107,602

Для отримання 100 кг шихти необхідно взяти 107,602

Для отримання 10 000 кг шихти необхідно взяти 10760,2

Глини у 10 000 кг шихти: 10760,2 * 30 / 107,602 = 3000 кг

Каоліну: 10760,2 * 20 / 107,602 = 2000 кг

Польового шпату: 10760,2 * 38,618/ 107,602 = 3861,8 кг

Кварцового піску: 10760,2 * 18.984 / 107,602 = 1898,4 кг

Таким чином, шихтовий склад для отримання 10 т шихти повинен бути: глина - 3000 кг; каолін - 2000 кг; польовий шпат -3861,8 кг; кварцовий пісок -1898,4 кг.

Висновок

У цій курсовій роботі розглянула виробництво фарфорових виробів побутового призначення. Позитивними якостями цього процесу є: автоматизація і механізація технологічного процесу, розширення асортименту виробів, використання нових видів декору та ін.

Для виготовлення плоских виробів я обрала:

- роздільний помел компонентів, щоб зменшити тривалість помолу на 30-35%;

- пластичне формування, так як воно основане на явищі пластичної деформації під дією зовнішніх сил. При пластичному формуванні використовують пластичність і зв'язуючу здатність глиновмісних мас є можливість формувати вироби різних розмірів, в тому числі маючих форму тіл обертання на відносно не складному обладнанні;

- глазурування зануренням забезпечує високоякісне покриття, так як нанесення глазурі виконується рівним слоєм товщиною 0,1-0,2 мм;

- для другого випалу використовую тунельну піч, так як вона є піччю непереривної дії і забезпечує більш рівномірний випал виробів за рахунок розмірів робочого тунелю.

В результаті розрахунку шихтового складу, шихтовий склад для отримання 10 т шихти повинен бути: глина - 3000 кг; каолін - 2000 кг; польовий шпат -3861,8 кг; кварцовий пісок -1898,4 кг. Згідно вибраного способу виробництва плоских виробів розробила технологічну схему.

Література

1. Французова И.Г. «Общая технология производства фарфоровых и фаянсовых изделий бытового назначения»: Москва «Высшая школа», - 1991.

2. Мороз И.И. «Фарфор, фаянс, майолика»: К. «Техніка», - 1975.

3. Мороз И.И. «Технология фарфоро-фаянсовых изделий»: Москва «Стройиздат», - 1984.

4. Мороз И.И., Сидоренко А.И., Мороз Б.И. «Совершенствование производства фарфоро-фаянсовых изделий»: К. «Техніка», 1988.

5. Бердичевский И.М., Букия О.Б., Замарашкина Н.Т. и др. «Справочник мастера фарфориста»: Москва «Ленпромбітиздат», - 1992.

6. Августинник А.И. «Керамика»: Ленинград «Стройиздат», -1975.

фарфоровий посуд глазурування виробництво

Размещено на Allbest.ru