Декоративный камин для интерьера ГГХПИ "Зимние сумерки"

Переключившись на тему сумерек, я увидел много интересного для себя. В этот период небо еще нежится в последних лучах уходящего солнца, кое-где отблески пылающего заката, как камертон, ударяющие по верхушкам деревьев, а земля уже покрывается пеленой ночи. Появляются первые звезды на небосводе, луна начинает покорять нас своей пленительной звонкостью. Воцаряется тишина и молчание.

Что же такое «сумерки» с научной точки зрения?

Сумерки - период времени, когда прекращается цветное восприятие окружающих объектов при естественном освещении.

Навигационные сумерки - достаточно светлая часть сумерек, когда центр Солнца находится ниже горизонта от 6 до 12 градусов.

Считается, что в эту часть сумерек естественное освещение позволяет судоводителю ориентироваться по береговым предметам при хождении корабля вблизи берега.

Гражданские сумерки также могут быть описаны как период, в течение которого при хороших атмосферных условиях освещения достаточно, чтобы чётко видеть наземные объекты; утром в начале или вечером в конце гражданских сумерек чётко различима линия горизонта и при хороших атмосферных условиях хорошо видны самые яркие звёзды.

Если гражданские сумерки продолжаются в течение всей ночи, то такая ночь называется (белые ночи). Летом к северу от полярного круга Солнце вообще не заходит за горизонт и наблюдается (полярный день).

Продолжительность сумерек перед восходом и после захода Солнца сильно зависит от широты места. В приполярных районах сумерки (если бывают) могут длиться по несколько часов. На полюсах сумерек не происходит в течение месяца до и после зимнего солнцестояния. На полюсах сумерки могут длиться до двух недель, в то время, как на экваторе они могут длиться до двадцати минут. Это объясняется тем, что в районах низкой географической широты кажущееся движение Солнца перпендикулярно горизонту наблюдателя. К тому же, линейная скорость вращения земли имеет наибольшее значение на экваторе и уменьшается с увеличением широты. Таким образом, данное место на экваторе пройдёт все зоны сумерек прямо и быстро. При приближении к приполярным районам солнечный диск будет находиться под меньшим углом и опускаться под горизонт медленнее, а данная точка Земли будет проходить через различные зоны не так прямо, за большее время. В умеренных широтах сумерки имеют наименьшую продолжительность во время равноденствий, немного удлиняясь во время зимнее солнцестояние и гораздо дольше в конце весны и в начале лета.

Это и хотелось мне отразить в дипломной работе. Она соединила в себе декоративное панно и камин. Как панно, она представляет собой рельеф, который выполнен с соблюдением законов перспективы. Рельеф условен и декоративен. Как камин, эта работа представляем собой модульную систему, имеющую все признаки камина: козырек, зеркало, полку, топку и сапог. От городка мы отказались в связи с тем, что козырек представляет собой шапку снега на ветвях сосен. Топка и камин представляют собой цельную картину разделенную полкой. Рельеф обрамлен стволами сосен, которые являются рамой, увенчанной орнаментом из веток. В центре располагается топка в виде «лесного костра», который усиливает ощущение декоративности моей работы. Языки пламени объединены в некий орнамент. Огонь имеет такое свойство, как растапливать снег, лед, доводить воду до кипения и т.д. поэтому сапог имеет цвет земли, вышедшей от зимней спячки. Как говорит мой дипломный руководитель: «пейзаж скучен, когда в нем нет жизни….» поэтому я изобразил несколько снегирей, спустившихся к огню и прогревающих свои перышки…….

Большую часть зеркала занимает небосвод. В центре которого распространяет свой холодный свет луна, подчеркнутая специально разрезанными модулями, подчеркивающими ее сияние. А верхушки деревьев, изображенные на зеркале, как бы тянут к луне свои раскидистые ветви….

Камин выполнен из шамота, хотя, рассчитывалось использовать два материала: майоликовую плитку и шамот. Но, поскольку, мы остановились на рельефе, пришлось отказаться от идеи использования нескольких материалов и остановиться на одном. Это открыло много плюсов таких, как увеличение глубины изображения за счет перспективной раскладки планов, обогащение рельефа посредством нанесения различных фактур и т.д.

Мою дипломную работу решено было установить в столовой ГГХПИ. Это до селе неизведанная территория. Было очень интересно выполнять работу такого масштаба.

Я считаю, что мой камин будет гармонично смотреться в этом помещении, т.к. цветовая гамма всей работы выдержана в холодной гамме, что соответствует синим стенам обеденного зала, а в поддержку белому выступу под потолком выступает верхний модуль (козырек), который олицетворяет снежную шапку.

Надеюсь, что на этом оформление столовой не остановится, потому что здесь есть много места для разгула бурной фантазии будущих дипломников.



3. Технологическая часть

Шамотными называют изделия, изготовляемые из огнеупорных глин или каолинов с отощением их шамотом, или непластичной не размокающей в воде глинистой породой или кварцем. Шамотом называют обожженную глину. Содержание Аl2О3 в шамотных изделиях находится в пределах от 28 до 45%. Шамотные изделия являются самым распространенным видом огнеупорных материалов. К шамотным изделиям причисляют каолиновые и полукислые.

3.1 Сырьевые материалы

Сырьем для производства шамотных изделий могут служить природные глинистые материалы, содержащие не менее 28% Аl2О3 на прокаленный вес, и имеющие огнеупорность не ниже 1580°С. Максимально содержание Аl2О3 в шамотных изделиях может достигнуть 45% при использовании отмученных каолинов. Изделия, изготовленные на основе огнеупорных глин, называют шамотно-глинистыми и в зависимости от огнеупорности их делят на четыре марки.

Для производства шамотных изделии пригодны любые глины (или каолины), характеризующиеся определенной чистотой химического состава и в соответствии в этим определенной огнеупорностью. Пластичные тонкодисперсные огнеупорные глины придают необходимую связность огнеупорным массам для пластичного прессования и формования изделий другими способами и обеспечивают им хорошую спекаемость при обжиге. Современные способы производства шамотных и огнеупорных изделий (полусухое прессование масс рационального зернового состава, повышенное или высокое удельное давление при прессовании, обжиг при высоких температурах), позволяют широко использовать малопластичные и непластичные глины, а также каолины. Для правильного построения технологического процесса производства и для получения изделий высокого качества к глинистому сырью предъявляют определенные требования. При этом качество глины оценивают по данным ее химико-минералогического состава, огнеупорности, степени дисперсности, пластичности, связывающих свойств и спекаемости.

Химико-минералогический состав. Большая часть каолинов и осадочных тонкодисперсных огнеупорных глин относится к каолинитовым породам, имеющим в основе минеральной части гидрат кремнекислого глинозема - каолинит и близкие к нему минералы группы каолинита с общей формулой: Аl2О3 * 2SiО2 * 2Н2О. Этой формуле соответствует следующее соотношение окислов (%): Аl2О3 39,5; SiO2 46,4; Н2О 13,9 или после прокаливания Аl2О3 46; SiO2 54.

Встречаются также осадочные глины, основой которых являются минералы гидрослюды, представляющие собой промежуточный продукт гидролитического расщепления слюды - мусковита в процессе выветривания силикатных пород. Гидрослюды рассматриваются как переходная фаза от слюды к каолиниту.

Глины, сложенные преимущественно из монтмориллонита, не представляют непосредственного интереса для огнеупорной промышленности ввиду их низкой огнеупорности. Однако исключительно высокие связующие свойства чистых монтмориллонитовых глин (бентонитов) позволяют в отдельных случаях использовать их в виде добавок при изготовлении огнеупорных изделий из непластичных сухарных глин.

Природа основного минерала, слагающего данный глинистый материал, может быть установлена рентгеновским, петрографическим и термическим анализами. Термограммы этих трех важнейших глинообразующих минералов достаточно различны.

Распространены также другие разновидности глин, не размокающие в воде и не дающие пластичного теста. По генезису они подразделяются на сухарные, представляющие собой осадочные породы, уплотнившиеся под влиянием геохимических процессов, и сланцевые, уплотняющиеся путем динамометаморфизма. Основным минералом, из которых состоят эти глины, обычно является каолинит. Огнеупорные разновидности сланцевых глин, дающие благодаря своему сильному природному уплотнению небольшую усадку в обжиге, могут быть использованы в качестве отощающего материала без обжига. Сухарные глины также находят значительное применение в производстве шамотных изделий.

Для производства огнеупоров может быть использован малораспространенный минерал - пирофиллит - Аl2О3 * 4SiО2 * 2Н2О. В отличие от обычных осадочных глин пирофиллит, образующийся в зонах глубокого метаморфизма при температуре 300-400°С, залегает в виде плотной породы, жирной на ощупь, легко поддающейся механической обработке и не размокающей в воде. Небольшая усадка в обжиге дает возможность изготовлять из пирофиллита огнеупорные детали или использовать его в качестве отощителя.

Кроме основных слагающих глины минералов - каолинита, монотермита, гидрослюды, монтмориллонита в породе всегда имеется то или иное количество примесей.

Наиболее распространенной примесью в глинах является равномерно распределенный кварц. При сравнительно умеренных температурах (до 1300-1350° С) кварц инертен и выполняет роль отощителя. Но при температурах выше 1350-1400°С кварц становится активным плавнем, образуя с глиной легкоплавкие многокомпонентные эвтектики (теоретическая температура образования соответствующей двухкомпонентной эвтектики 2SiО2 - Аl2О3 1585°С). Чем больше в глине плавней и чем меньше величина зерен кварца, тем ниже температура возникновения расплава и тем в большей степени кварц снижает огнеупорные свойства глины.

Одной из наиболее вредных засоряющих примесей в глинах являются железистые соединения, встречающиеся в виде ряда минералов. Сернистые соединения - пирит и марказит (FeS2) встречаются в виде крупных конкреций, отдельных кристаллов и в тонко распределенном виде. При достаточно высоких температурах обжига эти примеси дают выплавки, вспучивание и мушки. При умеренных температурах обжига (ниже 1200°С), пока глина еще не спекается, зерновые включения не реагируют с ней и малозаметны. Твердость этих включений затрудняет их измельчение и равномерное распределение в глине при ее помоле Углекислое железо - сидерит (FeCO3) - встречается в виде желваков или отдельных сферических зерен. Его вредное действие аналогично пириту. Окислы и гидроокислы железа-лимонит, гидрогематит, магнетит - менее вредны, так как они находятся в глинах в тонко распределенном виде, придавая им различную окраску - желтую и красную различных оттенков. Часто окислы железа встречаются в виде стяжений, налетов и прожилок.

Общее содержание окислов железа в огнеупорных глинах обычно колеблется в пределах 1-3%. Глины некоторых месторождений содержат до 5% Fe2O3. Дальнейшее увеличение содержания железа заметно ухудшает огнеупорные свойства глины. Однако по сравнению с другими плавнями (CaO, MgO, Na20 и К2О) равномерно распределенные в глине окислы железа оказывают менее вредное действие.

Кальцит и гипс (СаСО3 и CaSO4), встречающиеся в виде желваков, кристаллов и стяжений, являются редкими включениями в огнеупорных глинах. Их вредное влияние подобно действию зернистых включений окислов железа с той лишь разницей, что СаО - более активный плавень, чем Fe2O3. Рутил (ТiO2) всегда присутствует в огнеупорных глинах в относительно постоянном количестве - от 1 до 2% в тонкодисперсном виде.

Примесями являются также остатки материнской породы; количество их в глине обычно измеряется лишь долями процента. Эти остаточные минералы концентрируются в средних и крупных фракциях глины (крупнее 2 -5 мм). Наибольшее значение из них имеют минералы, содержащие щелочи - полевой шпат, слюды (биотит, мусковит, серицит) и магнезиальные силикаты. Эти минералы, являясь плавнями, в той или иной мере влияют на огнеупорные свойства глин.

Органические вещества растительного происхождения могут присутствовать в глинах в весьма значительных количествах. Они придают глинам различную окраску - от серых до совершенно черных тонов. Эти органические примеси встречаются чаще в виде гуминовых соединений, реже - битумных. Гуминовые соединения повышают пластичность и связующие свойства глин. Кроме того, органические вещества увеличивают потерю при прокаливании глины. Вместо обычных 10-13% потеря при прокаливании в углистых глинах может достигать 20-30%.

Таким образом, химический состав огнеупорных глин определяется их минералогическим составом, т.е. природой основного минерала, слагающего глинистое вещество, а также количеством и природой примесей, засоряющих глину.

3.2 Дисперсность и пластичность

Дисперсность глин, характеризующаяся зерновым составом, имеет значение при оценке их пластичности, связности и спекаемости, а также засоренности примесями. Связность и спекаемость глин зависят от количества наиболее тонких фракций, тоньше чем 0,2-2 мм. При характеристике количества и природы засоряющих примесей большее значение имеют крупные фракции - более 0,1-0,05 мм.

Осадочные пластичные огнеупорные глины характеризуются значительно большим количеством тонких фракций, чем каолины. В высоко-пластичных монтмориллонитовых глинах (бентонитах) содержание наиболее тонких фракций больше, чем в огнеупорных.

Как видно из приведенных данных, эти разновидности глинистого сырья мало различаются по содержанию фракций менее 2 мм и сильно расходятся по содержанию наиболее тонкой фракции - меньше 0,1 мм. Пластичные и связующие их свойства находятся в соответствии с честном наиболее тонкой фракции.

Дисперсность глинистых материалов в %.

Сырьевые материалы	Размер фракций в мм. менее
	2	0,5	0,1
Каолин	28-80	10-35	0-2
Глина огнеупорная	75-90	45-70	5-15
Бентонит	70-95	25-95	10-60

При современных способах производства (обработки массы в смесительных бегунах и полусухое прессование при повышенных давлениях) пластичность не является обязательным свойством глины, так как массу не доводят до состояния пластичного теста. Некоторое набухание глины, даже сухарной и трудно размокающей в воде, необходимое для получения при прессовании сырца удовлетворительного качества, происходит при обработке ее в смесительных бегунах.

Со степенью дисперсности и пластичности глин связана величина водозатворения, которая определяет количество воды, необходимое для получения из глины пластичного теста. С величиной водозатворения в свою очередь связана и величина воздушной усадки.

Непосредственное определение пластичности огнеупорных глин применяют редко. Объясняется это, в частности, тем, что в производстве огнеупоров величины пластичности не имеют решающего значения. Более распространена характеристика связности глины.

3.3 Спекаемость

Свойство глины спекаться при определенных температурах обжига дает возможность получать из нее изделия с необходимой плотностью и прочностью. Спекаемость глин характеризуется рядом показателей: степенью уплотнения черепка при определенных температурах, характеризуемой плотностью и водопоглощением; температурой спекания, т. е. той температурой, при которой достигается его наибольшее уплотнение; температурным интервалом, в котором происходит интенсивное уплотнение; интервалом между температурами спекания и деформации материала (вспучивание, размягчение, потери формы). Спекающиеся глины при обжиге дают плотное изделие с водопоглощением менее 2% и кажущейся плотностью до 2,4-2,5 г/см3. При вспучивании глин ее кажущаяся плотность заметно уменьшается. Однако водопоглощение и кажущаяся пористость могут при этом не возрастать, так как при остекловывании обожженной глины возможно образование закрытых (заплавленных) пор, недоступных для проникания воды при кипячении.

Спекаемость глины зависит от количества плавней, а также от дисперсности их и основного глинистого материала. У обычных тонкодисперсных глин, содержащих 4-6% плавней, температурный интервал интенсивного спекания укладывается в 100-150°. Дальнейшее повышение температуры обжига на 50-100° не вызывает заметного вспучивания или деформации. У глин с меньшим содержанием плавней температурный интервал уплотнения и деформации расширяется.

С увеличением суммы плавней склонность их к вспучиванию и формации усиливается. Вспучивание вызывается выделенном газообразных продуктов, образующихся при плавлении более легкоплавких составных частей глины. Спекание и остекловывание поверхности черепка препятствуют газовыделению и вызывают вспучивание.

Спекаемость глин зависит не только от ее химико-минералогического состава и дисперсности, но также и от плотности и структуры сырца. Так, например, сухарные и сланцевые глины хорошо спекаться в плотных кусках, полученных непосредственно из породы. Эти же глины после помола и формования о как их плотность после брикетирования невелика. Такие глины пригодны как связующие добавки, но их с успехом используют как отощающий| материал а производстве шамотных изделий.

Углистые глины, несмотря на большую степень дисперсности, пластичность и большую усадку, плохо спекаются. Выгорающий при 800-900°С тонкодисперсный уголь образует поры, не закрывающиеся при обжиге.

Итак, основные требования, предъявляемые к глинистому сырью для производства шамотных огнеупорных материалов, сводятся к следующему: огнеупорность глин и каолинов должна быть не ниже 175О, 1670 или 1580°С в зависимости от класса изготовляемых изделий, содержание плавней в них не должно превышать 5-7%. С увеличением содержания Аl2О3 и уменьшением суммы плавней огнеупорные свойства изделий повышаются. Однако для получения плотно спекшихся изделий из более чистых глин необходимы более высокие температуры обжига. Пластичность глины имеет значение главным образом при способе пластического прессования шамотных изделий. Полусухарные и сухарные глины могут быть эффективно использованы при способе полусухого прессования. Спекаемость глины в процессе обжига необходима как при использовании ее в качестве связки, так и при изготовлении из нее шамота. Поэтому углистые глины для производства плотных шамотных изделий непригодны.

3.4 Технологический процесс производства

В производстве шамотных изделий огнеупорную глину применяют для получения отощающего материала - шамота и в качестве связки. В последнем случае глину подвергают последовательному предварительному дроблению, сушке в сушильном барабане, тонкому измельчению в дезинтеграторе или другом помольном агрегате и отсеву на ситах. Глину, предназначаемую для получения шамота, измельчают, увлажняют и после брикетирования обжигают до спекания. Обожженный на шамот брикет сначала сортируют (удаляют включения и примеси), затем дробят, измельчают в шаровой мельнице и отсеивают, иногда с разделением на фракции.

Измельченные глину и шамот дозируют в определенных соотношениях, перемешивают и увлажняют. Изделия изготовляют прессованием обычно из полусухих масс влажностью до 9% (полусухое прессование), реже из пластичных масс влажностью до 20% (пластическое прессование). При полусухом прессовании массу увлажняют до 6-9%, перемешивают под- смесительными бегунами или в бегунковом смесителе (с легкими бегунками) и прессуют на коленорычажном или гидравлическом прессе. При пластическом прессовании массу перемешивают в двухвальном корытном смесителе, затем в таком же смесителе увлажняют до влажности 16-20%, перерабатывают в ленточном прессе и по выходе из него разрезают на заготовки, которые дополнительно прессуют (допрессовка) на допрессовочных прессах.

Способ производства фасонных изделии определяют в зависимости от сложности их формы и размеров. Большую часть фасонных изделий прессуют из полусухих масс так же, как изделия нормальных размеров. Наиболее сложные штучные фасонные изделия формуют из пластичной массы. Крупноблочные изделия прессуют на мощных гидравлических прессах из полусухих многошамотных масс, содержащих около 80% шамота. Спрессованные или сформованные изделия (сырец) сушат до удаления механически связанной воды, а затем обжигают при темпе обеспечивающей постоянство размеров изделий. Эта температура обычно соответствует полному спеканию связывающей глины (1250-1400°С).

3.5 Подготовка шамота

Обжиг шамота. При производстве изделий из пластичных огнеупорных глин в качестве отощающего материала применяют шамот, т. е. предварительно обожженную до спекания глину, измельченную до определенной величины зерна. В связи с высокой стоимостью изготовления шамота, превышающей стоимость глины в 2-3 раза, частично используют также бой шамотных изделий, получаемый от разборки печей при ремонте, и брак производства. Основным недостатком этого боя являются недостаточно тщательная очистка его от шлака и строительного мусора и более высокая пористость по сравнению с шамотом, обожженным до спекания. Поэтому частичное использование боя целесообразно только для производства шамотных изделий, не имеющих ответственного назначения, а также для приготовления огнеупорного бетона, мертеля, подсыпки.

Глину на шамот обжигают на многих заводах в шахтных печах с газовым отоплением. При пересыпном способе обжига шамот засоряется шлаком топлива. При обжиге глины на шамот в шахтных печах необходимо обеспечить равномерное питание печей однородной кусковой глиной с предельной величиной 200-250 мм. При неоднородной величине кусков более крупные из них при засыпке в шахту скатываются по конусу к периферии, а в центральной части шахты собирается мелочь. Образующаяся в печи мелочь уплотняет садку и обусловливает неравномерность обжига шамота, которая характеризуется значительными колебаниями водопоглощения (например, в пределах от I до 20% при среднем водопоглощении в 5-10%). Механизированные способы добычи глины не обеспечивают получения ее в кусках определенных размеров. Поэтому глину для обжига в шахтных печах необходимо брикетировать. При брикетировании глины по способу пластичного прессования ее дробят, увлажняют и перерабатывают в ленточном прессе. Выходящий из пресса брус разрезают на брикеты, которые без допрессовки поступают в сушку и обжиг. Полученный таким способом брикет имеет пониженную прочность (ниже 10 кГ/см2), крошится при транспортировании грузке и передвижении в шахтной печи. Значительное улучшение качества брикета и увеличение его прочности достигается с помощью пресс-вальцов.

Для увеличения прочности брикета и улучшения условий его необходимо просушивать до 9-10% остаточной влажности. Пароувлажнение глины облегчает сушку и повышает прочность брикета. Прочность такого брикета составляет 15-18 кГ/см2. Реже применяют способ полусухого прессования брикета. Качество такого брикета зависит от тщательности подготовки глины, ее влажности, мощности пресса и режима прессования. Брикет полусухого прессования обычно хуже спекается. В результате обжига брикета в шахтной печи до температуры спекания глины получают шамот хорошего качества. Уменьшение качества мелочи при прочном брикете повышает производительное шахтной печи на 25-30%.

Наиболее эффективным агрегатом для обжига глины на шамот является вращающаяся печь, которую впервые было предложено использовать для этой цели в 1927 г. Во вращающейся печи можно обжигать глину в виде шлама, например после мокрого обогащения. Подача и выгрузка сырья сравнительно просты и полностью механизированы. Достигается более высокая температура обжига и большая степень спекания, шамота, устраняется неравномерность обжига, присущая шахтным печам. Размер кусков выходящего из печи шамота не требует его дробления. Пылеунос зависит в основном от скорости движения дымовых газ в печи. Обычно он все же значителен и достигает 10-15%.

Недостатком вращающейся печи при пылеугольном отоплении является загрязнение шамота золой топлива. Однако при тонком помоле угля основная часть золы (до 80%) уносится с дымовыми газами. Оставшаяся зола распределяется главным образом в мелкой фракции шамота (0,5-1 мм), которая в случае необходимости может быть отсеяна. Это обеспечивает более равномерное распределение шлакующих примесей в готовых изделиях. Вращающиеся печи, оправдавшие себя при обжиге глины на шамот, установлены прежде всего на централизованных шамотообогатительных заводах и на крупных шамотных заводах. Эти печи следует также внедрять в производство различных высокоогнеупорных материалов, требующих весьма высоких температур обжига. Весь процесс автоматизирован, питание печи осуществляется через бункер и дробилку, связанные с печью в единый блок. Преимуществом обжига глины на шамот во вращающейся печи является устранение ряда подготовительных операций, что видно из приведенных ниже схем.

Схемы получения шамота

В шахтной печи

Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

Рис. 1

Во вращающейся печи

Рис. 2

Несмотря на преимущества вращающихся печей, рациональная работа находящихся в эксплуатации на многих заводах шахтных печей значительно улучшает их технико-экономические показатели.

3.6 Измельчение шамота

Шамот необходимо измельчать до крупности, обычно определяемой предельной величиной зерна 3-4 мм при coдержании мелкой фракции (меньше 0,5 мм) около 40-45%. Для этого шамот, выходящий из печей, сначала дробят в щековых, реже конусных, дробилках до кусков размером в среднем 20-30 мм, а затем измельчают преимущественно в шаровых мельницах непрерывного действия с периферийной разгрузкой.

Для нормального измельчения шамота в шаровых мельницах необходимо, чтобы материал в них поступал равномерно, а размеры шаров соответствовали твердости и прочности кускового шамота. Равномерную загрузку мельниц обеспечивают применением автоматических регуляторов питания. При измельчении хорошо спекшегося шамота в шаровых мельницах образуется недостаточное количество тонких фракций. В этом случае для измельчения шамота можно использовать трубную мельницу и помольные бегуны. Однако бегуны редко применяют, так как они расходуют в 1,5-2 раза больше электроэнергии и при работе сильно пылят. Для измельчения шамота с малым содержанием тонких фракций (менее 0,5 мкм) используют гладкие вальцы, обычно две пары, установленные последовательно, или короткоконусную дробилку. Бандажи вальцов быстро и неравномерно снашиваются, вследствие чего их надо регулярно обтачивать. В короткоконусной дробилке, кратность измельчения в которой достигает (где D - средний диаметр зерна загружаемого материала; d - средний диаметр выходящего зерна), также получается небольшое количество тонкой фракции. Поэтому как вальцы, так и короткоконусную дробилку для измельчения обычного шамота, который должен содержать определенное количество (около 40%) тонких фракций менее 0,5 мм, не применяют.

С расширением производства многошамотных изделий, свойства которых находятся в прямой зависимости от качества используемого шамота - его плотности и зернового состава, способы измельчения шамота меняют. Появилась необходимость получить из плотноспекшегося шамота с водопоглощением менее 3-5% материал с определенным соотношением крупных (3-1мм) и мелких (0,2-0,1мм) фракций (средние фракции 1-0,2 или 0,5-0,2мм, при этом допускаются лишь в весьма небольших количествах). Рассев шамота на фракции и их последующее смешивание усложняют и удорожают технологический процесс. В этих условиях целесообразным является двухступенчатый помол: крупной фракции - на вальцах или короткоконусной дробилке и мелкой фракции - в трубной мельнице. При этом потребуется просев шамота лишь крупной фракции для ограничения предельной величины зерна (3-4мм). Незначительное количество мелких фракций, образующихся при помоле на вальцах или дробилке, и явится тем допустимым количеством средних фракций, которое не требует отсева.

При дроблении и помоле, а также при транспортировании шамот засоряется металлом. На огнеупорных заводах для удаления примесей железа над ленточными транспортерами устанавливают барабанные шкивные, а также подвесные магнитные сепараторы.

3.7 Сушка

Сформованное изделие в зависимости от способа изготовления содержит от 5 до 20% влаги. Перед обжигом его надо высушить до минимальной остаточной влажности. Эта минимальная влажность не является постоянной и зависит от ряда условий. Пересушенный сырец шамотных изделий влажностью менее 2-3% отличается хрупкостью. При несовершенном транспорте, в условиях неудобной садки в кольцевые или периодические печи, во время перекладок у сырца легко выкрашиваются ребра и углы. Этот вид повреждения сырца в сушке является основным, увеличивающим выход брака и низких сортов. При садке высушенного сырца на вагонетку туннельной печи его хрупкость не имеет столь большого значения.

При обжиге в туннельных печах сырец следует досушивать, так как интенсивное выделение остаточной влаги в первый период обжига неблагоприятно сказывается на его качестве. Обилие паров нарушает, кроме того, нормальную работу тяговых устройств печи. В кольцевых и периодических печах некоторое повышение влажности поступающего на садку сырца и удлинение периода его досушивания не имеет столь большого значения.

Общие теоретические соображения о значении режима сушки глиняного строительного кирпича относятся и к шамотным изделиям пластического прессования. Однако введение шамота в сырец значительно облегчает его сушку. Благодаря своей пористости шамот способствует испарению влаги из сохнущего изделия. Образующиеся у поверхности шамотных зерен разрывы в сокращающейся во время сушки глине также способствуют этому продвижению влаги. Уменьшенный объем глины, отощенной шамотом, устраняет опасность перепадов во влажности подсыхающего с поверхности сырца. Наконец, каолинитовый состав большинства огнеупорных глин имеет сокращенный период выделения усадочной воды по сравнению с тем же периодом других глинистых минералов. При сушке изделий из каолинитовых глин воздушная усадка практически прекращается после выделения 35-40% влаги пластичного теста. Поэтому производство шамотных изделий пластическим прессованием, не говоря уже о полусухом, значительно упрощается по сравнению с производством строительного кирпича.

Шамотные изделия сушат главным образом в туннельных сушилках. Широкое распространение туннельных сушилок объясняется простотой их устройства, легкостью управления, надежностью в эксплуатации и сравнительно небольшим коэффициентом неравномерности сушки (1,5-.2). Туннельные сушилки оборудованы приборами для автоматического регулирования температуры и влажности теплоносителя. Это обеспечивает равномерность высушивания изделий при минимальном браке.

Переход промышленности на производство огнеупоров полусухим прессованием, допускающих форсированный режим сушки, позволяет строить туннельные сушилки, спаренные с туннельной печью. Теплоносителем служит воздух, взятый из зоны охлаждения печи, его температура при входе 180-250°С, при выходе 60-80° С. Изделие поступает в туннельную печь разогретым.

Продолжительность сушки зависит от вида изделий. Для шамотных изделий нормальных и мелкого фасона, изготовляемых обычно полусухим прессованием, продолжительность сушки составляет около 12 ч. Продолжительность сушки фасонных изделий пластического прессования обуславливается прежде всего их весом, точнее «определяющим размером б» (отношение объема изделия V к его поверхности Е).

Сушка изделий, близких по размерам к нормальным, вес которых не превышает 5 кг, продолжается около 20 ч. Для изделий весом до 10-12 кг продолжительность сушки достигает 40-60 ч. Наконец, изделия весом 15-20 кг могут быть высушены за 80-100 ч.

Крупноблочные изделия (прежде всего стекловаренные горшки и брусья) рекомендуется сушить способом контактной электросушки, что ускоряет приблизительно в 3 раза срок сушки по сравнению с сушкой на стеллажах или на подовой сушилке.

Важнейшими видами брака сушки шамотных изделий кроме помятости и повреждений углов и ребер сырца при транспортировании, перекладке и т.д. являются: образование трещин из-за чрезмерной скорости или неравномерности сушки или неудачной формы изделий (главным образом у изделий пластического прессования, имеющих внутренние острые углы); искривление изделий (преимущественно крупных размеров). Для предотвращения образования трещин рекомендуется при выборе конфигурации изделий закруглять прямые и острые внутренние углы, а также углы перехода от массивных частей изделия к более тонким, легко просыхающим. Во избежание искривления изделий необходимо, чтобы их длина не была чрезмерно велика по сравнению с поперечными размерами или толщина не была бы слишком мала по сравнению с поверхностью.

3.8 Гипс и его свойства

керамика глина шамот гипс

Гипс (от греч. gypsos- мел, известь) - минерал, водный сульфат кальция. Кристаллы пластинчатые, столбчатые, игольчатые и волокнистые. Встречаются преимущественно в виде сплошных зернистых ( алебастр) и волокнистых (селенит) масс, а также различных кристаллических групп (гипсовые цветы). Чистый гипс бесцветный и прозрачен, при наличии примесей имеет серую, желтоватую, розовую, бурую, и другие окраски. Осаждается из водных растворов, богатых сульфатными солями, при усыхании морских лагун, соленых озер.

Гипс используют для изготовления вяжущих материалов, внутренних отделочных работ, гипсования почвы, в медицине. Его применяют также для снятия масок, моделирования скульптур, создания рельефных украшений (лепнины) в помещениях. С древности популярен гипс как поделочный камень. Из него вырезают ажурные вазочки, фигурки, пепельницы и другие декоративные предметы.

Гипсовые вяжущие материалы получают путем термической обработки и измельчения природного гипсового камня и некоторых гипсосодержащих промышленных отходов (глиногипса, фосфогипса, борогипса). Качество гипсовых вяжущих зависит от предела прочности при сжатии и изгибе, сроков схватывания, степени помола, водопотребности при затворении.

По условиям термической обработки гипсовые вяжущие материалы делятся на две группы: 1) низкообжиговые и 2) высокообжиговые. К низкообжиговым относятся строительные, формовочные, высокопрочный гипс и гипсоцементно-пуццолановое вяжущее; к высокообжиговым - ангидритовый цемент и эстрих-гипс.

В зависимости от сроков схватывания и твердения гипсовые вяжущие подразделяют на А - быстротвердеющие (2-15 мин); Б -нормальнотвердеющие (6-30 мин); В - медленнотвердеющие (20 мин и более). По степени помола различаются вяжущие грубого (I), среднего(П) и тонкого(Ш) помола.

Повысить водостойкость и прочность гипса можно одним из следующих способ:

Затворить гипс водой с добавлением буры и клея (на 1 л воды - 80 г буры и 20-30 г клея).

При замешивании гипса на каждые 100 частей воды добавить 2 части желатина и 1 часть квасцов.

При замешивании гипса ввести 50% кремниевой кислоты. После формовки высушить отливку, прогреть ее до 80 градусов и пропитать хлористым барием или хлористым кальцием (окунанием).

Просушить гипсовое изделие и пропитать его насыщенным раствором буры. Затем дважды покрыть горячим раствором хлористого бария. После сушки промыть изделие горячим мыльным раствором, чтобы смыть растворимые соли.

Поддержать изделие при температуре 125 градусов до обезвоживания, затем погрузить его в раствор едкого бария и обработать раствором щавелевой кислоты.

Ввести в сухой гипс кремнийорганическое соединение, например, метилсиликонат натрия (0,5% от массы гипса).

Гипс - это природный строительный материал, известный человечеству с незапамятных времен. Его высокие физические и технические свойства принесли ему мировую известность. Унаследованные стройматериалы на основе гипса, эти качества стали решающим фактором, благодаря которому гипс и по сей день остается одним из основных строительных материалов.

Древние греки дали минералу его современное название - «гипсос», т. е. «кипящий камень». В Европу сведение о гипсе принесли римляне. В XV веке, в связи с открытием и разработки месторождения в районе Монмартра, гипс начал так хорошо использоваться для внутренней и внешней отделки зданий строящегося Парижа, что на некоторое время за ним закрепилось название «парижская штукатурка».

При выполнении преддипломной практики необходимо было прибегнуть к работе с гипсом. Нужно было выполнить часть диплома в натуральную величину. Это «луна», которая находится на зеркале камина. Она представляет собой сферический диск, который вручную было бы затруднительно сделать.

Рассчитав на усадку, которая составляет 10% у данной шамотной массы, на гипсо-мадельный станок(предварительно смоченный и пропитанный мыльно-масленной эмульсией ) устанавливаем обичайю, сделанную из линолеума, с запасом на 2 см в диаметре. Затворяем гипс в пропорции 1:1(пшеланского : самарского). Это гипсовое тесто процеживаем через сито, чтобы избежать содержания комков в будущей модели.

Повернув рычаг, включаем станок и начинаем точить. Точится модель при помощи клюшек, которые представляют собой деревянную рукоятку, в которую вставлен металлический наконечник (резачок). Резачки могут быть различной конфигурации в зависимости от того, какую работу они должны выполнять. В среднем для работы на гипсо-модельном станке достаточно 2-ух клюшек. Доводиться модель при помощи обычного лезвия (лощение).

После окончания работы модель снимается со станка.

Далее следует отливка рабочей формы. Она будет необходима для набивки (метод формования). Смазываем стол мыльно-масленной эмульсией, кладем на него модель, ставим обечайку. Затворяем гипсовое тесто. В этот раз (в отличие от изготовления модели) пропорция такая: 2:1 (пшеланского: самарского). Это все связано с таким свойством гипса, как водопоглощение.

Гипсовое тесто схватывается в течении 10-15 минут. Затем переворачиваем форму и выбиваем модель при помощи резиновой киянки. Ставим форму просушиться, т.к. «свежую» форму нельзя использовать. Нужно чтобы форма подвялилась.

1) Изготовление моделей методом протяжки.

Изначально отрисовывается и рассчитывается профиль будущей модели. Затем этот профиль переносится на лист метала. При помощи ножниц по металлу вырезается сам профиль. Нам нужна только внешняя часть абриса. После чего мы берем надфиля различной конфигурации и доводим шаблон до идеального состояния. Это необходимо для изготовления четкой модели. При помощи самой мелкой шкурки мы убираем заусенцы. Шаблон готов. Берем прямоугольный кусок ДСП и электролобзиком выпиливаем профиль будущей модели на 2-4 мм больше чем на металлическом шаблоне. Теперь собираем каретку. Выпиливаем две совершенно одинаковые стенки. Отмечаем место стыковки шаблона с несущими стенками на одинаковом расстоянии и закрепляем их на саморезы. После чего выпиливаем опору для руки и закрепляем ее поверх боковых стенок. Это добавляет нашей каретке дополнительную прочность. Прикручиваем ровную доску или брус к столу - это направляющая, по которой будет ездить каретка. Затворяем гипс. Делаем его погуще. Накладываем на стол и, упираясь кареткой в направляющую ведем от начала и до конца стола с одинаковой скоростью. Излишки сливаются в ведро. После они накладываются сверху и т.д. такая операция производится в среднем 3-4 раза в зависимости от объема модели. И в самом конце затворяем очень жидкий гипс, так называемое молочко, и им закрываем поры и шероховатости на поверхности нашей модели. Снимаем модель со стола и распиливаем на модули. У меня получилось два модуля: центральный и угловой. Угловой делается так: отпиливается кусок модели под 90?.потом расчерчиваем место распила под 45?. Повторяем эту операцию еще раз но уже в зеркальном отражении. Примораживаем части на гипс и доводим вручную шаблонами, циклями, резаками. Затем идет формовка. Шеллачим модели. Каждую модель хорошенько смачиваем, чтобы из нее вышел весь воздух после чего обрабатываем мыльно0масленой эмульсией. Ставим обечайки и заливаем лицевую сторону. Снимаем фаски и ставим обечайки, чтобы залить боковые стороны. Эти операции производим с каждой моделью.

2) Сушка гипсовых форм.

Сушка необходима для того, чтобы из гипса вышла химически связанная вода. В противном случае наши формы не смогут вбирать влагу из шамотированной массы, что в свою очередь не даст нашему изделию подвялиться в форме, дать первую усадку и в последствии отстать от гипсовой формы.

Сушка проходит в принудительных условиях в электрической сушилке. Продолжительность сушки 8 часов в течении 2-ух дней, т.е. по 4 часа каждый день при температуре 70?С. После всех этих операций идет ручная формовка.

3.9 Ручная формовка

Берем волюшку шамота, отрезаем пласт и выкладываем его на стол. При помощи доски или бруса, в зависимость от того, что оказалось под рукой, выбиваем воздух. Это необходимо сделать, т.к. в противном случае во время обжига наше изделие может разорвать. Затем берем скалку и раскатываем пласт равнотолщинный(примерно 1,5-2см). Выкладываем его в стянутую шпагатом форму. Проминаем, чтобы он принял форму нашей модели. Теперь раскатываем еще такой же пласт и разрезаем его на две половины- это будущие боковины нашего изделия. Вкладываем их в форму и проминаем углы. Раскатываем колбаску и этим самым уплотняем углы. После чего выставляем из такого же пласта перегородку по середине. Она служит ребром жесткости. В течении примерно часа происходит переход шамота из пластичного состояния в коже-твердое состояние. Когда на стыке шамота и гипсовой формы появляется трещина, значит пора вытаскивать. Разнимаем форму. Сначала отсоединяем боковины. Если шамот до сих пор держит гипс, то нужно постучать резиновым молотком. Потом переворачиваем лицевую часть формы с полуфабрикатом. Полуфабрикат под своим весом отделяется от формы. Теперь смотрим нет ли трещин или «жмотин». Жмотины образуются, когда два пласта плохо пробиты между собой. Проминаем место где появились дефекты стекой, смачиваем и вминаем шамот, при помощи резинового шпателя выравниваем поверхность. Порой эти жмотины добавляют декоративность нашему изделию, являясь дополнительной фактурой. Этим методом были набиты «козырек» и «сапог» (рис.12) моего камина. Общее количество набивок составило 16 штук.



3.10 Ручная лепка

Методом ручной лепки изготавливаются зеркало, топка и боковины стенки моего камина. Первоначально собираем каркасы под набивку. Они собираются из ДСП. Отрисовываем картон с расчетом на усадку. На листе ДСП расчерчиваем границы. Электролобзиком выпиливаем нужные размеры. Натягиваем целлофановую пленку для того, чтобы наш каркас не покоробился и не деформировался от влаги. Поверх натягиваем бумагу, сложенную в несколько слоев. Бумага нужна для того, чтобы шамот равномерно усаживался. Из ДСП выпиливаем боковые рамки. Прикручиваем их на саморезы и стягиваем металлическими уголками.

Приступаем к набиранию массы. Берем куски шамота и бросаем в собранные каркасы. Тем самым выбиваем воздух. Накидав, начинаем пробивать при помощи бруска. Целью является приготовление однородного пласта. Затем раскатываем скалкой, чтобы определенная толщина соблюдалась на всей площади пласта. Рамка должна быть выше, чем само зеркало изделия, поэтому по борту увеличиваем высоту на 15см, соблюдая картон, отрисованый по проекту. Когда это сделали, приступаем к переносу рисунка на пласт. Далее начинаем моделировать объемы. В рельефе необходимо также соблюдать плановость, чтобы передать эффект перспективы. Хотя изображение достаточно условно, все равно нужно показать глубину пространства. Покрываем деревья и землю слоем шамота не более 5мм, тем самым определяем границы неба, затем постепенно начинаем наращивать планы от заднего к переднемуO. Постепенно дело доходит до рамки. Сначала при помощи деревянных шаблонов придаем рамкам определенную форму. Они представляют собой стилизованные стволы сосен. Их ветви заплетены в некий узор. Весь этот рельеф на рамке выбирался из общего объема. Это предает ему цельность и декоративность.

После чего начинаем наносить фактуры. Вариантов фактур бесконечное множество. Я же остановился, непосредственно, на фактуре деревьев. Взяв кору, я вминал ее в поверхность как рамок, так и самого рельефа. Фактура обогащает работу, делает ее более интересной. Когда рельеф готов даем ему время подвялиться, затем снимаем боковины и разрезаем его. Рамка должна немного нависать над рельефом (для лучшей стыковки), поэтому режем внутрь под рамку. Затем каждую деталь в отдельности подрезаем внутрь, чтобы уменьшить площадь стыковки. Все это надо сделать, так как во время сушки возможна небольшая деформация.

Сушка проходит сначала в естественных условиях. Каждую деталь по бокам обклеиваем мокрой бумагой. Это дает наиболее равномерное уменьшение линейных объемов и предотвращает поднятие краев. После чего все детали относятся в электрическую сушилку. Там проходит окончательный этап сушки.

Шлифовку выполняют шкуркой. Сначала грубой, а затем мелкой. Для выравнивания горизонтальных и вертикальных площадок лучше натягивать шкурку на брус, потому что это увеличивает площадь шлифовки. Можно использовать как прямоугольный брус, так и круглый, который необходим для обработки сырца со сложной конфигурацией.

3.11 Декорирование

Следующий этап- это декорирование. Материалами для декорирования являются пигменты, ангобы, глазури (как прозрачная, так и цветные).

Ангобы - это подглазурные краски, в основе которых лежат легкоплавкие глины. Они бывают как белые, так и цветные это зависит от состава ангоба. Цветные ангобы (голубые, синие, зеленые, серые) получаются на основе белых ангобов с добавками окиси металлов (кобальта, хрома, меди, марганца и др.) или цветных пигментов, изготовляемых на керамических красочных заводах.По своему составу ангобы делятся на глинисто-песчанистые, имеющие высокую водопоглощаемость, и на флюсные с низкой водопоглощаемостью. Перед нанесением ангобного слоя необходимо смочить поверхность сырца. Это делается для лучшего сцепления, иначе ангобный слой может осыпаться как перед обжигом, так и после обжига. Ангобы имеют самую большую палитру оттенков, а при смешении между собой они дают более сдержанные оттенки. Рекомендуется не смешивать более 3 цветов. Это связанно с тем, что в противном случае цвет будет более «грязным». Также с помощью ангобов можно добиться акварельности в работе. Этого можно добиться уменьшением толщины ангобного покрытия. В практике встречается метод, когда ангоб смешивают 50Ч50 с прозрачной глазурью. Результатом чего является полуглянцевая поверхность.

В процессе работы использовались 2 способа нанесения ангобного слоя такие, как кистевой и метод пульверизации. Во втором случае необходимо увеличить влажность ангоба для того, чтобы он не засорял распылитель и ложился на поверхность равномерно. Кистевым способом расписывались рельефные части такие, как деревья, птицы, снег, облако и луна. Смесью ангоба и глазури был покрыт очаг, символизирующий огонь.

Пигментами являются цветонесушие оксиды металлов.

Сюда преимущественно относятся: окислы титана, которые сообщают краске желтый цвет, окислы хрома - зеленый и красный, марганца - коричневый, фиолетовый и розовый, железа - желтый, красный и коричневый, кобальта - синий и голубой, никеля - коричневый и фиолетовый, меди - зеленый и сине-зеленый, урана - желтый цвет. Благородные металлы в виде окислов иридия сообщают черные цвета, а платина и золото соответственно серые и красные.

Пигменты в состав подглазурных красок часто входят в виде шпинелей. Кроме того, пигменты содержат вещества, которые сами по себе не имеют окраски, но оказывают влияние на оттенки краски и улучшают ее рабочие свойства, как, например, окись олова, мел, каолин и др.

В процессе декорирования можно использовать как в чистом виде, так и в смеси с прозрачной глазурью. В моем случае пигмент использовался один - оксид никеля. Для нанесения его на поверхность сырца приходилось его затворять его с водой. На тех участках, которые были покрыты толстым слоем пигмента, образовалась металлизация, а там, где тонкий слой - появился нежноумбровый оттенок. Коричнево-фиолетовый оттенок не получился из-за того, что пигмент не был покрыт прозрачной глазурью.

В основе цветных глазурей лежит бесцветная прозрачная глазурь, которая в процессе обжига увеличивает прочность изделия за счет появления стекловидной пленки на его поверхности. Цветную глазурь можно приготовить самому, смешав прозрачную глазурь с пигментом (оксидом метала). В моей работе использовались несколько цветных глазурей: индиго, давший глубокий синий цвет; болотная - светлоумбровый; русская зеленая - глубокий зеленый; коричневая с чернотой и белая глухая (белая эмаль). Наносились они также 2-мя способами: кистевым и пульверизационным.

Результат декорирования вполне достойный, т.к. почти все оттенки, заложенные в проекте, совпали.

3.12 Обжиг

Обжиг как завершающая стадия керамического производства включает в себя помимо термической обработки отформованного и высушенного сырца (в отдельных случаях декорированного в суховоздушном состоянии, например солями-растворами) также термическую обработку керамического изделия, политого глазурью (иногда предварительно декорированного подглазурной или по сырой глазури), и термическую обработку изделия с нанесенной надглазурной росписью.

В зависимости от назначения и характера керамического материала его обжиг можно вести в один прием или в несколько приемов (стадий). Первый обжиг (так называемый утильный), например для фаянса, сводится к закреплению формы изделия и к приобретению материалом всех основных, присущих ему свойств. Второй обжиг (так называемый политой или глазурный) - к закреплению-глазури на материале, а для некоторых материалов, как, например, фарфоровых, также к приобретению присущих ему основных свойств, которые не были получены при первом обжиге. Третий обжиг (так называемый декоративный) сводится к закреплению на глазурованном материале надглазурной росписи. Этот обжиг, в свою очередь, может вестись в один или несколько приемов (в зависимости от количества и характера красок, наносимых на обожженный глазурованный материал).

Изучение обжига сравнительно с сушкой представляется намного более сложным, так как в данном случае, наряду с физическими процессами протекают химические превращения обжигаемого материала. Превращение необожженной керамической массы под влиянием действия высоких температур в новый материал, обладающий камнеподобной структурой, обусловлен рядом сложных процессов, как, например, образованием стекловидной фазы, перекристаллизациями, модификационными изменениями (преимущественно кварца), получением различных новых соединений из основных составляющих керамической массы и т. д. Таким образом, при обжиге керамических масс имеют место сложные физические, химические и физико-химические процессы.