Способ глазурования керамических изделий
Изобретение относится к области получения глазурованных керамических изделий и может быть использовано в промышленности строительных материалов. Техническим результатом изобретения является повышение качества изделий, ускорение процесса глазурования, снижение напряжений в глазурном слое. Предлагаемый способ глазурования керамических изделий включает плазменное оплавление лицевой поверхности керамического изделия с одновременным напылением порошка глазури при мощности работы плазмотрона 15 кВт, расходе порошка глазури 2,75-3,00 г/мин и скорости прохождения плазменной горелки по поверхности керамики 0,25 м/с. 3 табл.
Изобретение относится к области получения керамических глазурованных материалов и может быть использовано в промышленности строительных материалов.
В настоящее время существует ряд способов глазурования керамических материалов с использованием в качестве источника энергии экранных печей, газопламенного факела, плазменного факела, луча лазера. Известен способ глазурования стеновой керамики, включающий операции предварительного оплавления лицевой поверхности высушенной необожженной керамики плазменным факелом с последующим технологическим обжигом в туннельных печах [1].
Однако, несмотря на неплохое качество конечного продукта, способ имеет следующие недостатки: длительность и трудоемкость процесса и значительное количество брака в виде сколов и отслоений глазурного слоя при укладке высушенных оплавленных полуфабрикатов на печные вагонетки
Наиболее близким техническим решением является способ глазурования стеновой керамики, заключающийся в плазменной обработке лицевой поверхности стеновой керамики с последующим охлаждением расплава воздушной струей с одновременным напылением порошка глазури.
Недостатком данного способа является трудоемкость процесса глазурования, сложность аппаратурного оформления, высокая энергоемкость процесса, высокие напряжения в глазурном слое и относительно невысокое качество глазурного слоя [2].
Преимуществом предлагаемого способа является повышение качества конечного продукта, ускорение процесса глазурования, снижение напряжений в глазурном слое, упрощение аппаратурного оформления, снижение энергоемкости и, как следствие, получение высококачественной конкурентоспособной продукции.
Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе глазурования керамических материалов оплавление производят плазменным факелом при мощности работы плазмотрона 15 кВт, скорости прохождения плазменной горелки по поверхности стеновой керамики 0,25 м/с и расходе порошка 2,25-3,00 г/мин.
Отличительным признаком предлагаемого способа является совмещение процесса оплавления с одновременным напылением порошка глазури. В результате увеличивается скорость образования глазурного слоя на поверхности керамических материалов, снижается время высокотемпературного воздействия на керамику, снижаются напряжения в глазурном слое и, как следствие, повышается качество конечного продукта.
Таким образом, основным отличительным признаком предлагаемого способа является совмещение операций оплавления керамических материалов и напыления порошка глазури, что в конечном итоге способствует повышению прочности сцепления глазурного слоя и морозостойкости изделия.
Изобретательский уровень подтверждается тем, что изменение способа глазурования за счет совмещения технологических операций позволяет не только получить высококачественный конечный продукт с гораздо более низкими напряжениями, но и сократить время глазурования, а также снизить энергозатраты.
Проведенный анализ известных способов плазменного глазурования керамических материалов позволяет сделать заключение о соответствии заявляемого изобретения критерию "новизна".
Оптимальными условиями глазурования, экспериментально полученными, являются мощность работы плазмотрона 15 кВт при скорости прохождения плазменного факела по поверхности стеновой керамики 0,25 м/с и расходе порошка глазури 2,75-3,00 г/мин (табл.1 и 2).
| Таблица 1 Оптимальные параметры плазменной обработки и показатели качества керамических изделий | |||||
| Мощность плазмотрона, кВт, | Расход плазмообразующего газа аргона, м3/час | Скорость плазменной обработки, м/с | Качество изделия | Напряжения в покрытии, МПа | |
| Прочность сцепления покрытия, МПа | Морозостойкость, циклы | ||||
| 9 | 2,5 | 0,10 | 1,8 | 21 | 3,6 |
| 0,15 | 2,4 | 25 | 3,2 | ||
| 0,20 | 2,8 | 30 | 2,8 | ||
| 0,25 | 3,2 | 34 | 2,4 | ||
| 0,30 | 2,9 | 31 | 2,7 | ||
| 12 | 2,5 | 0,10 | 2,5 | 26 | 3,1 |
| 0,15 | 2,9 | 29 | 2,9 | ||
| 0,20 | 3,3 | 33 | 2,5 | ||
| 0,25 | 3,8 | 37 | 2,1 | ||
| 0,30 | 3,5 | 32 | 2,4 | ||
| 15* | 2,5* | 0,10 | 3,5 | 31 | 2,5 |
| 0,15 | 3,8 | 35 | 2,3 | ||
| 0,20 | 4.3 | 40 | 2,1 | ||
| 0,25* | 4,5* | 44* | 1,6* | ||
| 0,30 | 4,2 | 42 | 1,8 | ||
| 18 | 2,5 | 0,10 | 3,1 | 29 | 2,9 |
| 0,15 | 3,5 | 32 | 2,6 | ||
| 0,20 | 3,9 | 36 | 2,2 | ||
| 0,25 | 4,2 | 40 | 1,8 | ||
| 0,30 | 4,0 | 38 | 2,1 | ||
| * оптимальный режим |
| Таблица 2 Влияние расхода порошка глазури на состояние глазурованной поверхности при оптимальных параметрах работы плазмотрона (мощность 15 кВт, скорость плазменной обработки 0,25 м/с) | |||
| № п/п | Расход порошка глазури, г/сек | Состояние глазурованной поверхности (визуально) | Пористость (методом "пятна") |
| 1 | 1,75 | бугристое | пористое |
| 2 | 2,00 | бугристое | пористое |
| 3 | 2,50 | с ровным розливом | пористое |
| 4 | 2,75* | с ровным розливом | беспористое |
| 5 | 3,00* | с ровным розливом | беспористое |
| 6 | 3,25 | деформированная с натеками | беспористое |
| 7 | 3,50 | деформированная с натеками | пористое |
| *оптимальный расход порошка глазури |
Пример. Плазменное глазурование стеновой керамики порошком синего кобальтового стекла.
Для глазурования использовали полнотелый кирпич марки М 150 размером 250×120 Х65 мм. Полнотелый кирпич помещали на пластинчатый конвейер, скорость которого составляла 0,25 м/с.
Над пластинчатым конвейером стационарно устанавливали плазменную горелку ГН - 5Р электродугового плазмотрона УПУ - 8М. Параметры работы плазмотрона были следующие: мощность 15 кВт, расход плазмообразующего газа - 2,5 м3/час, расход воды на охлаждение - 0,6 м3/час. В качестве порошка глазури использовали порошок синего кобальтового стекла зерновым составом 100-250 мкм.
После плазменной обработки стеновой керамики по стандартным методикам определяли показатели качества конечного продукта. Прочность сцепления глазурного слоя с основой определяли методом отрыва, морозостойкость - методом попеременного замораживания-оттаивания до начала отслоения глазурного слоя от основы. Пористость глазурного покрытия определяли методом "пятна".
Сопоставительные данные показателей качества и технологических параметров предлагаемого способа и известного способа представлены в табл.3.
| Таблица 3 Показатели качества керамических материалов и технологические параметры | ||||
| № п/п | Показатели | Ед.измерения | Предлагаемый способ | Известный способ |
| 1 | Оптимальная скорость обработки | м/с | 0,25 | 0,03-0,06 |
| 2 | Оптимальный расход порошка | г/с | 2,75-3,0 | 3,25 |
| 3 | Прочность сцепления покрытия с основой | МПа | 4,50 | 1,0-2,5 |
| 4 | Морозостойкость | циклы | 44 | 20 |
| 5 | Качество покрытия | Беспористое покрытие с разным розливом | Беспористое покрытие с разным розливом |
Литература
1. А.С. №1116685 Способ изготовления стеновых керамических изделий, Немец И.И., Бессмертный B.C., Крохин В.П., Гропянов В.М., Зернов В.Н. от 01 июня 1984 г.
2. Немец И.И., Крохин В.П., Бессмертный B.C. Плазменная обработка стеновой керамики, Стекло и керамика, 1987, №6, с.22-23.
Способ глазурования керамических изделий, включающий плазменное оплавление лицевой поверхности, нанесение порошка глазури, отличающийся тем, что оплавление лицевой поверхности керамического изделия производят с одновременным напылением порошка глазури при мощности работы плазмотрона 15 кВт, расходе порошка глазури 2,75-3,00 г/мин и скорости прохождения плазменной горелки по поверхности керамики 0,25 м/с.
